Gli esperimenti quantistici con fotoni entangled vincono il Premio Nobel 2022 per la fisica

I fisici Alain Aspect, John Clauser e Anton Zeilinger hanno gettato le basi per la tecnologia quantistica

Di James R. Riordon da sciencenews.org

I test sulla stranezza quantistica e le sue potenziali applicazioni nel mondo reale sono stati premiati con il Premio Nobel 2022 per la fisica. 

A un certo livello siamo tutti soggetti a regole quantistiche con cui persino Albert Einstein ha lottato per venire a patti. Per la maggior parte, queste regole si svolgono dietro le quinte nei transistor che costituiscono i chip dei computer, i laser e persino nella chimica degli atomi e delle molecole nei materiali che ci circondano. Le applicazioni che derivano dal Premio Nobel di quest’anno sfruttano le caratteristiche quantistiche su scala più ampia. Includono comunicazioni assolutamente sicure e computer quantistici che potrebbero eventualmente risolvere problemi che nessun computer convenzionale concepibile potrebbe completare durante la vita dell’universo.

Il premio di quest’anno è condiviso tra tre fisici. Alain Aspect e John Clauser hanno confermato che le regole della meccanica quantistica, per quanto strane e difficili da credere, governano davvero il mondo, mentre Anton Zeilinger ha sfruttato lo strano comportamento quantistico per sviluppare applicazioni rudimentali che nessuna tecnologia convenzionale può eguagliare.

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“Oggi onoriamo tre fisici i cui esperimenti pionieristici ci hanno mostrato che lo strano mondo dell’entanglement … non è solo il micro-mondo degli atomi, e certamente non il mondo virtuale della fantascienza o del misticismo, ma è il mondo reale in cui tutti viviamo in”, ha affermato Thors Hans Hansson, membro del Comitato per il Nobel per la fisica, in una conferenza stampa di annuncio del premio il 4 ottobre presso la Royal Swedish Academy of Sciences ( SN: 11/5/10 ). 

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Aspect, dell’Université Paris-Saclay e dell’École Polytechnique in Francia, e Clauser, che ora gestisce un’azienda in California, hanno dimostrato che non esistono canali di comunicazione segreti che spieghino come due particelle possano esistere come un’unica entità, anche se sono distanti ( SN: 29/12/14 ). 

Gli esperimenti di Zeilinger, dell’Università di Vienna, che si basano su quel comportamento quantistico includono dimostrazioni di comunicazioni, crittografia assolutamente sicura e componenti cruciali per i computer quantistici. Ha aperto la strada a un’altra applicazione, ampiamente fraintesa, il teletrasporto quantistico. A differenza del teletrasporto di persone e oggetti nella fantascienza, l’effetto comporta la perfetta trasmissione di informazioni su un oggetto quantistico da un luogo all’altro. 

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Per Chow (di IBM Quantum a Yorktown Heights, NY), il significato di questa ricerca è duplice. “C’è davvero un elemento nel mostrare, da un punto di vista filosofico, che la meccanica quantistica è reale”, dice. “Ma poi, dal punto di vista più pratico… questa stessa bellissima teoria della meccanica quantistica fornisce un diverso insieme di regole in base alle quali le informazioni vengono elaborate”. Ciò, a sua volta, apre nuove strade per le tecnologie di prossima generazione come i computer quantistici e le comunicazioni ( SN: 3/12/20 ). 

Gli esperimenti di Zeilinger sfruttano l’entanglement per ottenere imprese che non sarebbero possibili senza gli effetti confermati da Clauser e Aspect. Ha esteso gli esperimenti dal laboratorio alle distanze intercontinentali , aprendo la possibilità che l’entanglement possa essere messo in pratica ( SN: 31/5/12 ). Poiché l’interazione con una di una coppia di particelle aggrovigliate influisce sull’altra, possono diventare componenti chiave per comunicazioni e crittografia sicure. Un estraneo che cerca di ascoltare un comunicato quantistico verrebbe rivelato perché romperebbe l’entanglement mentre ficcanasava.

Anche i computer quantistici che si basano su particelle entangled sono diventati un argomento di ricerca attiva. Invece degli uno e degli zero dei computer convenzionali, i computer quantistici codificano le informazioni ed eseguono calcoli che sono miscele di uno e zero. In teoria, possono eseguire alcuni calcoli che nessun computer digitale potrebbe mai eguagliare. Gli esperimenti di teletrasporto quantistico di Zeilinger offrono un percorso per trasferire le informazioni su cui si basano tali computer quantistici ( SN: 17/01/98 ). 

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Sebbene alcune delle applicazioni quantistiche più esoteriche siano agli albori, gli esperimenti di Clauser, Aspect e Zeilinger portano la meccanica quantistica, e le sue strane implicazioni, nel mondo macroscopico. I loro contributi convalidano alcune delle idee chiave, un tempo controverse, della meccanica quantistica e promettono nuove applicazioni che un giorno potrebbero essere comuni nella vita quotidiana, in modi che nemmeno Einstein potrebbe negare.

(Articolo originale in inglese qui…)

(Traduzione automatica con Chrome o DeepL)

(Immagine da https://www.thehansindia.com/)