Un team di ricercatori ha trovato un modo per accelerare la creazione di entanglement quantisticouna proprietà mistificante della meccanica quantistica che Albert Einstein una volta descrisse come “spettrale azione a distanza”.
Kater Murch, professore di fisica Charles M. Hohenberg. Credito immagine: Washington University di St. Louis
I ricercatori dietro la scoperta includono Kater Murchil professore di fisica Charles M. Hohenberg; Weijian Chen, ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di Fisica; E Maryam Abbasi, ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di Chimica. Il loro articolo è apparso sulla copertina di Lettere di revisione fisicauna delle principali riviste nel campo della fisica.
L’entanglement ha sconcertato i ricercatori – e quasi tutti coloro che hanno letto qualcosa sulla fisica quantistica – da quando Einstein e colleghi lo proposero per la prima volta negli anni ’30.
Come ha spiegato Murch, una particella può esistere in una “sovrapposizione” che combina diversi stati, come lo stato eccitato o lo stato fondamentale. Questo è uno strano comportamento delle particelle quantistiche, ma diventa ancora più inquietante quando i fisici considerano la sovrapposizione di due particelle.
Entanglement quantistico – interpretazione artistica. Immagine generata con DALL·E 3
Nel corso del tempo, due particelle vicine tra loro possono rimanere intrappolate, il che significa che avranno sempre stati corrispondenti. Da sole ciascuna particella ha la stessa possibilità di essere eccitata o macinata, ma insieme sono d’accordo. In uno scenario possibile, se una particella entangled si trova nello stato fondamentale, l’altra particella deve trovarsi istantaneamente nello stato eccitato per corrispondere, anche se è distante anni luce.
Il concetto è stato dimostrato attraverso molteplici esperimenti, ma ciò non lo rende facile da comprendere. “È assolutamente strabiliante e sfida l’intuizione”, ha detto Murch.
Nel nuovo progetto, i ricercatori hanno utilizzato modelli teorici ispirati da esperimenti precedenti per trovare una scorciatoia per l’entanglement. “Con alcuni sottili trucchi nella dinamica quantistica che coinvolge energie complesse, abbiamo trovato un modo per far sì che i sistemi quantistici si intrecciassero notevolmente più velocemente del previsto in base alla forza della loro interazione”, ha detto Murch.
La scorciatoia è un’estensione di una scoperta del 1998 di Carlo Bender, l’illustre professore emerito di fisica Konneker. A quel tempo, Bender descrisse un nuovo tipo di sistema quantistico in grado di guadagnare e perdere energia. Tali sistemi contengono “punti eccezionali” – punti parametrici speciali in cui gli stati rilevanti del sistema si sovrappongono tra loro.
Murch, Chen e altri hanno scoperto che le particelle si aggrovigliano molto più rapidamente se nelle vicinanze si trova un punto eccezionale. “Questo modello aiuta due particelle che interagiscono debolmente a creare un entanglement”, ha detto Chen.
Qualsiasi approccio in grado di accelerare l’entanglement potrebbe avere potenziali applicazioni per i computer quantistici e altre tecnologie emergenti, ha affermato Murch.
“Quando si parla di tecnologie quantistiche, si parla in gran parte della capacità dei sistemi quantistici di rimanere intrappolati”, ha affermato. “Siamo costantemente alla ricerca di modi per intrecciare i sistemi in modo controllabile”.
Tali progressi sono uno degli obiettivi principali del Centro per i Salti Quantici, un’iniziativa distintiva del Piano strategico per le arti e le scienze che mira ad applicare le conoscenze e le tecnologie quantistiche alla fisica, alle scienze biomediche e della vita, alla scoperta di farmaci e ad altri campi di vasta portata. Murch è co-direttore del centro, che sostiene la ricerca di Chen da diversi anni.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
