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Entanglement quantistico? Chiedi ai quasar

Entanglement quantistico? Chiedi ai quasar

Dimostrato uno dei fenomeni fondamentali della fisica quantistica grazie alla luce raccolta da due quasar a miliardi di anni luce da noi. I risultati su Physical Review Letter

Giulia Bonelli21 agosto 2018

Einstein l’ha definito il responsabile di una ‘azione spettrale a distanza’, e ancora oggi è uno dei più misteriosi fenomeni della fisica moderna: si tratta dell’entanglement quantistico, in base al quale lo stato quantico di un sistema fisico non può essere descritto singolarmente, ma solo come sovrapposizione di più sistemi. Due particelle in entanglement quantistico sono dunque intrinsecamente connesse tra loro, anche a distanza – da qui la spooky action, ‘azione spettrale’ einsteiniana – e ad ogni alterazione dello stato di una particella corrisponde immediatamente un cambiamento anche nello stato dell’altra. Questo fenomeno, inizialmente inconcepibile in fisica classica, implica che non vi è modo di attribuire proprietà alle singole particelle: se, ad esempio, due elettroni sono in uno stato entangled (letteralmente, ‘intrecciato’), i loro orientamenti di spin individuali sono ‘mescolati’, e quindi indiscernibili.

Ora uno studio coordinato dall’Accademia austriaca delle scienze e dall’Università di Vienna ha trovato una nuova prova di questo caposaldo della fisica quantistica, sfruttando un aiuto che viene addirittura dallo spazio: l’articolo, pubblicato su Physical Review Letter, dimostra infatti l’entanglement quantistico a partire dal comportamento di due quasar, nuclei galattici attivi estremamente luminosi rispettivamente a 7.8 e a 12.2 miliardi di anni luce da noi. Gli scienziati hanno messo a punto un esperimento utilizzando il Telescopio nazionale Galileo dell’Inaf e il Telescopio Herschel dell’Esa.

Accanto a ciascun telescopio è stata costruita una stazione ricevente, a cui i ricercatori hanno inviato coppie di fotoni entangled. Nello stesso tempo i due telescopi, puntati su due regioni di cielo differenti, hanno raccolto la luce dei due quasardistanti: queste sorgenti luminose sono state poi sfruttate per stabilire il tipo di misurazioni da eseguire sulle coppie di fotoni entangled iniziali. In altre parole, i due quasar hanno funzionato come una sorta di sistema di misura cosmico, per ‘decidere’ quali misurazioni effettuare qui sulla Terra. Il motivo di questa complessa architettura quasar-fotone? L’entanglement, appunto. Infatti la misura di un fotone di una coppia entangled ha un risultato immediato sulla misura dell’altro fotone; ma perché il fenomeno dell’entanglement quantistico sia davvero dimostrato, è necessario che le scelte sul tipo di misurazione da compiere siano del tutto indipendenti. Ed è qui che entrano in gioco i quasar: affidando la ‘decisione’ sulle misurazioni dei fotoni a sorgenti luminose così distanti, gli scienziati hanno ottenuto la garanzia di indipendenza della misurazione stessa. Dimostrando così l’entanglement quantistico a partire da un fenomeno – la luce dei quasar – risalente a miliardi di anni fa: per dirla come Einstein, una vera e propria ‘azione spettrale a distanza’ nello spazio e nel tempo.

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