Simulatori quantistici per comprendere metabolismo delle piante

I processi naturali sono complicatissimi e poco prevedibili anche dai più potenti computer che abbiamo oggi a disposizione. Un esempio di fenomeno naturale poco prevedibile è quello relativo alla comprensione della meccanica quantistica che si cela dietro al metabolismo vegetale. Secondo un nuovo studio, tuttavia, apparso su Nature Communications, è possibile utilizzare un simulatore quantistico per cercare di risolvere problemi di tale portata.

Ma Jochen Braumüller, ricercatore del KIT Physikalisches Instituted e uno degli autori dello studio, ci tiene a precisare che un simulatore quantistico non è un vero e proprio computer quantistico ma piuttosto uno stadio preliminare. Differentemente dai computer quantistici, infatti, i simulatori non possono effettuare calcoli ma sono progettati più che altro per giungere alla soluzione di uno specifico problema.

È proprio per questo che i ricercatori cercano di utilizzare un modello quantistico per comprendere i motivi legati all’alta efficienza del processo di conversione della luce in energia relativo alla fotosintesi clorofilliana. Questa interazione, che avviene tra la luce del sole e le foglie delle piante, potrebbe essere descritta come un’interazione di fotoni della luce con gli atomi della materia anche a livello microscopico. Dato che l’efficienza di conversione è altissima (è vicina 100%), secondo i ricercatori ci sono in gioco processi regolati dalla fisica quantistica, qualcosa di difficilmente misurabile o descrivibile con i computer classici.

Braumüller i suoi colleghi sono così riusciti a sviluppare una sorta di simulatore quantistico in cui i circuiti dei superconduttori rappresentano gli atomi (ossia la materia delle piante) mentre i risonatori elettromagnetici rappresentano i fotoni, cioè la luce.
Secondo Martin Weides del Karlsruhe Institute of Technology, anch’egli legato allo studio, se la simulazione della meccanica quantistica programmata avrà successo, questa ricerca sarà una pietra miliare sulla strada verso un computer universale.

Fonti e approfondimenti

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