È “telepatia” quella che forse sembra ai non addetti ai lavori quando si spiega loro cosa sono i fotoni entangled, ovvero un fenomeno studiato dalla meccanica quantistica, le cui origini sono ancora poco note ma osservato e sperimentato dai vincitori del Nobel per la Fisica 2022.
La traduzione letterale di entangled è “essere legato” e in meccanica quantistica questo termine viene utilizzato per indicare due fotoni (o particelle) che, seppur distanti nello spazio e apparentemente slegati (privi di una correlazione tra i due relativi stati quantici), interferiscono tra loro, o meglio, lo stato di uno determina lo stato dell’altro. Di conseguenza conoscere, misurando, lo stato del primo, rende noto lo stato del secondo.
Piccolo inciso: in meccanica quantistica per stato si intende l’insieme delle caratteristiche fisiche che contraddistinguono la particella, nel momento in cui essa viene osservata.
Ulteriore ma doverosa digressione sulla meccanica quantistica: nel mondo subatomico una particella può esistere in due o più stati possibili (sovrapposizione quantistica) e solo nel momento in cui questa viene osservata e misurata assume una determinata caratteristica, ovvero, nel gergo quantistico, si dice che la particella collassa su uno degli stati possibili.
Per riprendere il filo, due fotoni entangled, quindi due fotoni distanti e apparentemente slegati, collassano contemporaneamente in uno stato mutuamente esclusivo.
Da quando Schrodinger nel 1935 ha teorizzato l’entanglement quantistico, questo fenomeno ha fatto discutere i fisici, dai grandi nomi del ‘900 ad oggi, e sono state tante le teorie elaborate per spiegarne l’origine. Una tra queste, elaborata negli anni sessanta dal fisico britannico John Stewart Bell, suppone l’esistenza di variabili nascoste, lasciti già scritti ma nascosti, che determinano a priori il comportamento delle particelle. Secondo tale teoria infatti, due fotoni entangled avrebbero lo stesso destino già all’origine. Questo però metterebbe in discussione uno dei principi della meccanica quantistica, secondo il quale le particelle non sono “predestinate”, anzi, esse collassano casualmente su uno degli stati possibili solo nel momento in cui vengono osservate.
John Clauser e Alain Aspect, due dei tre vincitori del Nobel, attraverso diversi esperimenti hanno smentito la Teoria delle variabili nascoste di Bell e confermato così la validità dei fondamenti sui quali si basa la meccanica quantistica.
Anton Zeilinger, il terzo vincitore, ha osservato cosa succede quando uno dei due fotoni “legati” ne incontra un terzo e ha realizzato il cosiddetto fenomeno del teletrasporto quantico.
Il teletrasporto quantico è una tecnica utilizzata nell’ informatica quantistica che negli anni recenti ha portato allo sviluppo delle tecnologie quantistiche, con applicazioni che spaziano dalla crittografia ai computer. Parliamo del futuro, imminente, dei sistemi di trasmissione ed elaborazione di informazioni criptate e non corruttibili.
Come sempre dai Nobel si impara: è il momento in cui anche il grande pubblico si avvicina alla scienza, si percepiscono e si comprendono i risvolti pratici del prezioso lavoro degli scienziati.
Riprendendo il commento del Prof. Marco Bella sull’ assegnazione del Nobel per la Chimica 2022, “la scienza è anche comunicazione”: la strada maestra per far circolare e aumentare la conoscenza.
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