Il Nobel per la Fisica a Alain Aspect, John F. Clauser e Anton Zeilinger

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Il Nobel per la Fisica 2022 è stato assegnato a Alain Aspect, John F. Clauser e Anton Zeilinger «per i loro esperimenti con l’entanglement dei fotoni, che hanno permesso di stabilire la violazione delle disuguaglianze di Bell e i lavori pionieristici nella scienza dell’informazione legata alla quantistica».

Con i loro esperimenti, i tre premiati hanno dimostrato le opportunità che possono derivare dallo studio e dal controllo su particelle che si trovano in uno stato di entanglement. Come suggerisce la parola, letteralmente “essere legato” in inglese, in un sistema con due particelle che si trovano in questa condizione, ciò che accade a una particella determina ciò che accade all’altra, anche se queste due sono molto distanti per influire direttamente l’una sull’altra.

La meccanica quantistica è un territorio estremamente affascinante, complicato, spesso controintuitivo e sempre più studiato dai fisici. Ha grandi potenzialità e i sistemi di particelle con il loro strano comportamento sono visti come una grande opportunità per sviluppare nuovi sistemi, dai computer quantistici a sistemi per migliorare il modo in cui misuriamo le cose alla costruzione di reti più sicure per la trasmissione dei dati.

Le sperimentazioni nel settore si sono concentrate in parte su indagare come in virtù della meccanica quantistica due o più particelle possano esistere in uno stato condiviso, a prescindere da quanto siano distanti tra loro. Questo fenomeno, l’entanglement, è tra i più studiati e dibattuti e ha visto confrontarsi fisici molto famosi come Albert Einstein ed Erwin Schrödinger nel Novecento.

Quando due particelle sono in uno stato di entanglement, se ci si prende la briga di misurare le proprietà di una delle due si può immediatamente determinare l’esito di una equivalente misurazione realizzata sull’altra particella, senza bisogno di andarla a controllare. Non è una cosa molto diversa dal lanciare due palle di colore diverso in due direzioni opposte: vedendo viaggiare verso sinistra quella bianca, sapremo che la destra sta andando nella direzione opposta anche senza osservarla.

Il problema, e forse la cosa più affascinante, è che nella meccanica quantistica gli equivalenti delle due palle nel nostro esempio non hanno uno stato determinabile fino a quando non vengono misurate. Prendendoci qualche licenza, potremmo dire che entrambe sono grigie, fino a quando qualcuno non inizia a occuparsene. A quel punto, in modo del tutto casuale, una delle due diventerà nera o bianca e l’altra farà l’opposto. È quindi difficile capire quale sia il colore di partenza prima dell’osservazione, e viene da chiedersi se non ci sia qualche istruzione interna tale da determinare il colore di ogni palla prima che questo si riveli al momento dell’osservazione.

In una teoria che contempla variabili nascoste, le palle contengono sempre contenuto al loro interno l’istruzione sul colore da mostrare quando qualcuno le osserva. La meccanica quantistica dice invece che le palle assumono un determinato colore del tutto casualmente, senza che ci fosse un’istruzione…