Seleziona una pagina
giovedì, Feb 13

Con un trucco la luce inganna le leggi della meccanica quantistica



Da Wired :

Utilizzando quattro fotoni invece che solo due nell’esperimento della doppia fenditura, e manipolandoli, la regola per cui con una misurazione si riesce a individuare il percorso del fotone potrebbe venir meno. Il tutto non è in contrasto con la meccanica quantistica

fotoni
(foto: bluebayprint2014 via Getty Images)

Rovesciare alcuni principi fondanti della meccanica quantistica: è possibile? Un gruppo di scienziati, coordinati dall’università di Oxford e dall’Imperial College London, c’è riuscito. Attraverso un trucco applicato alla luce, il team è stato in grado di ingannare alcune leggi della meccanica quantistica, senza però sovvertirle, e il risultato potrebbe essere utile per nuovi computer quantistici. I risultati sono pubblicati in preprint su arXiv.

Da dove passa il fotone?

Uno degli esperimenti cardine per comprendere la meccanica quantistica è quello della doppia fenditura, basato sull’esperienza di Young del 1801. L’esperimento dimostra il dualismo onda-particella della materia e della luce. La luce si comporta sia come un’onda sia come una particella. Per questo, un fotone, la particella che compone la luce (o quanto di luce), in un percorso in cui ci sono due fessure è come se passasse attraverso entrambe le fessure – un po’ come dire che riesce a prendere contemporaneamente due strade diverse. Inoltre si può determinare da quale fenditura è passato attraverso una sua misurazione – in questo caso non c’è più l’interferenza e l’osservatore, cioè chi svolge l’esperimento, ha modificato l’esperimento stesso. Questo è uno dei principi fondanti della meccanica quantistica.

4 fotoni e 16 percorsi

Ora gli scienziati sono stati in grado di ingannare questa legge, senza però ribaltarla. Aumentando il numero di fotoni, come spiegano gli autori, è possibile piegare questa regola senza venir meno al principio della meccanica quantistica. Per farlo nel nuovo esperimento i ricercatori hanno utilizzato 4 fotoni e ciascuna particella poteva prendere 4 diverse strade, per un totale di 16 possibili percorsi. Inoltre, il team ha manipolato i fotoni, in particolare la loro polarizzazione e i tempi con cui sono stati inviati verso le fenditure. In questo modo, è stato più difficile riconoscere quale percorso abbiano preso, anche svolgendo una misurazione.

Ingannare la meccanica quantistica

Il team ha scoperto infatti che anche se i fotoni sono diversi fra loro, per esempio per la lunghezza d’onda o per altre proprietà fisiche, seguono molto spesso un percorso identico, con una frequenza maggiore di quanto previsto. In pratica, se ci sono tanti fotoni le cose si complicano e sono diverse da quello che ci si aspetta. “Per sistemi abbastanza ampi, il risultato che si ottiene da quelli su piccola scala, con solo due fotoni, viene meno”, ha spiegato in un articolo sulla rivista New Scientist Alex Jones, primo autore dello studio, dell’università di Bristol. Questo nuovo fenomeno dovrebbe diventare evidente con più di quattro particelle, come ha sottolineato l’autore, che rimarca che questo risultato non spezza le leggi della meccanica quantistica, ma è in linea con queste regole. Questo accade perché rimane un certo livello di incertezza su quale percorso ha preso ciascun fotone ed è difficile riconoscere i movimenti del singolo fotone.

I dubbi sul risultato

Ma qualcuno è scettico sulla novità del risultato, come racconta il New Scientist. “Non penso che si tratti di una sorpresa”, ha detto Barry Sanders dell’università di Calgary in Canada, che sottolinea che quando ci si riferisce a questo genere di esperimento non si parla mai di fotoni polarizzati, come invece in questo caso. E per questo secondo lui sarebbe un risultato spurio, dalla natura non ben definita.

E ancora le applicazioni non sono chiare, anche secondo gli autori, che tuttavia sottolineano che in futuro il risultato potrebbe avere un uso pratico nei computer quantistici. Come del resto l’esperimento tradizionale, quello con solo due fotoni, come sottolinea l’autore Jones, che è un pilastro importante anche per la realizzazione di questi computer.

Potrebbe interessarti anche





[Fonte Wired.it]