Entanglement. Misurare l'inosservabileE’ questa la sfida con cui si è misurato, con successo, un gruppo tutto italiano coordinato da Matteo Paris del Dipartimento di Fisica dell’Università degli Studi di Milano. Il risultato del lavoro pubblicato su "Physical Review Letters".


Milano, 9 marzo 2010 - Stimare con precisione il valore di qualcosa che non si può misurare: è questo il risultato ottenuto da Matteo Paris del Dipartimento di Fisica dell’Università Statale di Milano che da anni si cimenta col difficile compito di misurare le proprietà dei sistemi fisici soggetti alle regole della meccanica quantistica.
“Nella descrizione quantistica della natura esiste un concetto elusivo e controintuitivo, quello di entanglement, l’"intreccio quantistico" tra due o più sistemi. In sostanza, in un sistema entangled le proprietà delle singole parti non possono essere determinate se non alla luce dello stato complessivo del sistema. La misurazione diretta di una qualsiasi proprietà di una delle parti del sistema modifica automaticamente le proprietà delle altri parti” spiega Paris. “Questo accade anche quando le singole parti sono lontane tra loro spazialmente e addirittura quando hanno smesso di interagire”. Le proprietà fisiche dei sistemi entangled si influenzano quindi a distanza e questa interconnesione costituisce la base della cosiddetta non località della meccanica quantistica.

Perché è così importante stimare le proprietà dei sistemi entangled?
“L’entanglement è l’ingrediente fondamentale per applicazioni come il teletrasporto (cioè il trasferimento delle proprietà di un elemento della materia a un altro che è distante dal primo). È anche una risorsa cruciale che i fisici utilizzano per migliorare la trasmissione, l’elaborazione e lo stoccaggio delle informazioni e per sviluppare tecnologie emergenti come la crittografia (utile per esempio per garantire la privacy dei dati trasmessi in Internet) e il calcolo quantistici, che consentiranno di sviluppare i cosiddetti computer quantistici, infinitamente più rapidi nelle funzioni di calcolo di quelli attuali” continua Paris. Senza poter fare valutazioni quantitative precise tuttavia, nessun sistema è utilizzabile concretamente. D’altra parte, secondo la meccanica quantistica, l’entanglement presente in un sistema fisico non è una quantità direttamente misurabile ed è necessario individuare una strategia per stimarne il valore in maniera indiretta: è esattamente questo che Paris e il suo gruppo del Dipartimento di Fisica dell’Università di Milano hanno fatto, elaborando un metodo per stimare l'entanglement con la precisione massima consentita dalle leggi di natura.

Non si tratta solo di un’elaborazione teorica: lo schema sperimentale proposto è stato dimostrato in collaborazione con l'Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM) e la Fondazione ISI di Torino. In pratica, Paris e i suoi colleghi hanno generato stati di due fotoni con entanglement variabile e hanno poi stimato l’entanglement preparando diversi possibili cammini per i fotoni, misurando quanto e come questi si distribuivano tra i diversi percorsi. Questo schema sperimentale ha consentito ai ricercatori di ottenere una stima di entanglement che, per la prima volta, ha raggiunto la massima precisione consentita dalle leggi di natura.

I risultati della ricerca pubblicati su "Physical Review Letters" giovedì 11 marzo 2010. http://prl.aps.org/abstract/PRL/v104/i10/e100501 


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Inserita il 16-03-2010