Un test d'entanglement
quantistico senza precedenti
Dio non giocherà a dadi, ma i
quasar sì: i risultati di un esperimento condotto con l'ausilio di due
telescopi alle Canarie, fra i quali il Telescopio nazionale Galileo dell'Inaf,
e di due lontanissimi quasar, a 8 e 12 miliardi di anni luce da noi.
Un esperimento condotto
sull'isola di La Palma, alle Canarie, sotto la guida del gruppo di ricerca di
Anton Zeilinger dell'Accademia austriaca delle scienze e dell'Università di
Vienna, si è avvalso di due grandi telescopi - il Telescopio nazionale Galileo
dell'Istituto nazionale di astrofisica (Inaf) e il William Herschel Telescope -
per effettuare un test di entanglement quantistico utilizzando i fotoni di
oggetti astronomici lontani. I risultati sono pubblicati sull'ultimo numero di
Physical Review Letters.
Dio, i dadi e Einstein - Pur
avendo contribuito alle sue basi, la fisica quantistica non piaceva granché ad
Einstein. Ha fatto storia la serie ripetuta di paradossi che l'autore della
relatività poneva, ogni giorno, a Niels Bohr, per sfidarlo a provare il
principio di indeterminazione. «Non posso
credere nemmeno per un attimo che Dio giochi a dadi!», esclamò un giorno
Einstein nel corso dell'ennesimo braccio di ferro mentale quotidiano. «Piantala di dire a Dio che cosa fare con i
suoi dadi», gli rispose Bohr.
IL TEST:
Nell'esperimento sono state create, in un
laboratorio mobile a La Palma, coppie di fotoni entangled (= gemelli) da inviare a stazioni riceventi
approntate dai ricercatori accanto ai due grandi telescopi. I telescopi, a loro
volta, osservando regioni di cielo quasi opposte, hanno raccolto la luce di due
lontanissimi quasar – due nuclei galattici attivi molto luminosi a 8 e 12
miliardi di anni luce da noi. Le variazioni del "colore" nella luce dei
quasar sono state sfruttate per decidere quale tipo di misurazioni eseguire
sulle coppie di fotoni entangled, con un fotone di ciascuna coppia inviato al
ricevitore presso il Telescopio nazionale Galileo e l'altro al presso il
William Herschel Telescope, entrambi situati all'osservatorio del Roque de los
Muchachos. In particolare, è stata misurata – seguendo le "decisioni"
prese in base alle fluttuazioni della luce dei rispettivi quasar – la
polarizzazione di ciascun fotone entangled.
GENERATORI CASUALI:
Ma perché ricorrere a un sistema
così complesso, addirittura a due quasar, per "decidere" quali
misurazioni effettuare? Il motivo sta nel fatto che la misurazione di un fotone
di una coppia entangled ha un'influenza immediata sul risultato della misurazione
dell'altro fotone: un fenomeno quantistico di violazione del principio di
località (che afferma che oggetti distanti non possono avere influenza
istantanea l'uno sull'altro) che Einstein, riluttante ad ammetterne
l'esistenza, chiamava "azione
spettrale a distanza". Ora, affinché i risultati di esperimenti del
genere siano validi, è cruciale garantire che le "decisioni" sul tipo
di misurazioni da compiere siano completamente indipendenti, senza alcuna
possibilità di influenze da una causa comune. Proprio com'è avvenuto
nell'esperimento condotto a La Palma: affidando la decisione a fluttuazioni
della luce provenienti dai due quasar così distanti, dunque risalente a
un'epoca di poco successiva al Big Bang, un'eventuale influenza su entrambe le
sorgenti potrebbe aver avuto luogo – calcolano gli scienziati – solo nel 4 per
cento dell'Universo conosciuto.
«La sfida cruciale
dell'esperimento consisteva nel fare in modo che la scelta delle misure di
polarizzazione da compiere su ciascuno dei fotoni entangled fosse fatta in modo
completamente indipendente da noi e da qualsiasi ambiente, non importa quanto
grande», spiega Dominik Rauch, primo autore dell'articolo. «Questa luce, del tutto autonoma
rispetto a noi e a quasi tutto il nostro passato, ci ha permesso di usare i due
remoti quasar come generatori di numeri casuali cosmici». Una luce
ideale per questo particolare esperimento, e al tempo stesso un metodo inedito
per ottenere numeri casuali.
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DI MARCO LA ROSA
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