Coerenza quantistica

Ricercatori svizzeri (Scuola Politecnica Federale di Losanna), americani (Massachusetts Institute of Technology) e francesi (CEA Paris-Saclay) (1), hanno dimostrato che uno stato vibrazionale possa prodursi in momenti diversi. La prova di questa sovrapposizione quantistica, l'hanno fornita misurando l'entanglement rilevabile tra i fasci di luce interagenti con la vibrazione.

Vale la pena ricordare che per entanglement si intenda un legame di natura fondamentale ricorrente fra particelle costituenti un sistema quantistico. Ne consegue che la situazione quantistica di ciascun costituente il sistema, sia istantaneamente condizionata dallo stato degli altri componenti lo stesso. Si tratta di un legame implicito nella funzione d'onda del sistema, il quale si mantiene anche quando le particelle risultino separate da distanze assai grandi. Accade così che la misurazione quantistica delle proprietà di una particella, influenzi anche quella dell'altra. Questo fenomeno è anche conosciuto come “Paradosso EPR”, dalle iniziali di Einstein, Podolsky e Rosen, che furono i fisici a evidenziarlo per primi (2).

Un aspetto fondamentale della fisica quantistica, riposa sul fatto che un singolo evento possa presentarsi in uno stato di sovrapposizione: il che vuol dire che si tratti di un fenomeno suscettibile di ricorrere sia in un luogo che in un altro, sia oggi che domani.

Quella in questione, è una sovrapposizione tutt'altro che agevole da riprodurre sperimentalmente. Essa verrebbe infatti rapidamente distrutta nel momento in cui dovesse trasmettersi nell'ambiente circostante qualsiasi informazione concernente non soltanto il luogo e l'ora dell'evento, ma anche qualora nessuno registrasse tale informazione.

I ricercatori, nell'intento di poter dimostrare il ricorso di uno stato vibrazionale in due momenti diversi, hanno fatto uso di un brevissimo impulso laser capace di attivare uno specifico modello vibrazionale all'interno di un cristallo di diamante. Hanno avuto così modo di osservare che ogni coppia di atomi adiacenti oscilli quasi come due masse collegate con una molla. Inoltre, tale vibrazione è sincrona in tutta l'area illuminata.

Conducendo questa esperienza, e anche nell'intento di conseguire un risparmio energetico, i ricercatori si sono avvalsi del fotone e del fonone: vale a dire della luce e della vibrazione prodotti durante la fissione di un fotone laser che penetri nel cristallo. Si tratta comunque di un fenomeno quantistico assai instabile, capace di mantenersi a temperature molto basse o in condizioni di vuoto spinto. Da rilevare che tali vibrazioni quantistiche abbiano una durata di appena 4 picosecondi, e cioè di 0.000.000.000.004 secondi.

Riferimenti:

Foto di jakob5200 da Pixabay