L’entanglement quantistico e l’inquietante azione a distanza

L’entanglement quantistico e l’inquietante azione a distanza

Introduzione: In un famoso articolo  Einstein parlava dell’entanglement quantistico come di un paradosso pensando di avere trovato un errore di fondo che invalidava la teoria. Come si e’ verificato che non era cosi? Che l’inquietante azione a distanza di cui parlava Einstein esiste davvero?

Cose da fare: Si tratta di un video del canale youtube Veritasium in inglese dove Derek Muller spiega in maniera originale ed efficace in che consiste il paradosso e come e’ si e fatto a dimostrarne la realta’. Cliccate sull’immagine sopra per accedervi.

Cosa succede: Il paradosso consiste nel fatto che un evento in una galassia puo’ influenzare in maniera instantanea un evento in un’altra galassia . Questo secondo la relativita’ di Einstein e’ impossibile perche’ implica che l’informazione viaggia da una galassia all’altra a velocita’ maggiore della luce.

Per spiegare come si procede in pratica a dimostrare che questa inquietante azione a distanza succede davvero, Muller introduce la grandezza delle particelle elementari chiamata spin che puo’ essere esemplificata come una rotazione. Fa vedere come la misura dello spin puo’ dare solo due valori: su e giu’. Poi mostra le strane proprieta’ della misura quantistica.

Finalmente ora puo’ introdurre le due particelle usate nell’esperimento che essendo create assieme hanno l’una spin su e l’altra spin giu’. Ma secondo la meccanica quantistica ogni particella della coppia anche se si separa dall’altra continua ad avere la possibilita’ di essere su o giu’. Solo quando una delle due particelle viene misurata allora anche l’altra deve necessariamente avere l’altra misura.  Secondo Einstein questo e’ impossibile e l’unico modo come puo’ funzionare e’ che le due particelle hanno gia’ con se quest’informazione all’atto della creazione e percio’ non c’e’ bisogno di far viaggiare l’informazione stessa.

John Bell, un fisico del Cern, trovo’ il modo come verificare se erano Einstein o i creatori della meccanica quantistica ad avere ragione. Muller descrive l’esperimento che consiste nel misurare lo spin delle due particelle dopo che si sono allontanate tra di loro con un misuratore di spin che puo’ usare una di tre direzioni scelte a caso. Per ogni coppia di particelle entangled si registra se hanno spin uguale o differente. Il numero che si ottiene e’, in media, diverso a seconda che abbiano ragione Einstein o i creatori della meccanica quantistica. Muller spiega in dettaglio perche’. L’esperimento e’ stato fatto e il vincitore e’ : la meccanica quantistica.

E’ possibile usare esperimenti come questo per comunicare informazione a velocita’ maggiore della luce? No, perche’ quando creo la coppia di particelle entangled non so nemmeno io che valore ha lo spin della particella da misurare per comunicare. Quindi la relativita’ non e’ violata. Ma resta il mistero dell’entanglement. E’ come se la coppia di particelle ,finche’ non viene fatta una misura , vivesse al di fuori dello spazio e del tempo come informazione pura. Dopo la misura allora si materializza in maniera coerente nello spazio-tempo.

E’ questa anche la base del computer quantistico dove un gruppo di particelle entangled (chiamate qubit)  lavorano seguendo le leggi della meccanica quantistica per fare calcoli.A differenza dei bit dei computer normali che hanno bisogno di connessioni per comunicare, i qubit comunicano attraverso l’entanglment quantistico.

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Altri applet di meccanica quantistica

Il materiale e’ formato dal video

https://www.youtube.com/watch?v=ZuvK-od647c
autore : Derek Muller
titolo in inglese : Quantum Entanglement & Spooky Action at a Distance
© Derek Muller

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