Entanglement quantico in fisica

L'entanglement quantistico è uno dei principi centrali della fisica quantistica, sebbene sia anche ampiamente frainteso. In breve, l'entanglement quantico significa che più particelle sono collegate insieme in modo tale che la misurazione dello stato quantico di una particella determini i possibili stati quantici delle altre particelle. Questa connessione non dipende dalla posizione delle particelle nello spazio. Anche se separi le particelle intrecciate per miliardi di miglia, la modifica di una particella indurrà un cambiamento nell'altra. Anche se l'entanglement quantistico sembra trasmettere informazioni istantaneamente, in realtà non viola la classica velocità della luce perché non c'è "movimento" attraverso lo spazio.

L'esempio classico di entanglement quantistico

Il classico esempio di entanglement quantistico è chiamato paradosso EPR. In una versione semplificata di questo caso, considera una particella con spin quantico 0 che decade in due nuove particelle, la particella A e la particella B. La particella A e la particella B si dirigono in direzioni opposte. Tuttavia, la particella originale aveva una rotazione quantica di 0. Ciascuna delle nuove particelle ha una rotazione quantica di 1/2, ma poiché devono aggiungere fino a 0, una è +1/2 e una è -1/2.

Questa relazione significa che le due particelle sono intrecciate. Quando misurate lo spin della Particella A, quella misurazione ha un impatto sui possibili risultati che potreste ottenere quando misurate lo spin della Particella B. E questa non è solo una previsione teorica interessante ma è stata verificata sperimentalmente attraverso test del Teorema di Bell.

Una cosa importante da ricordare è che nella fisica quantistica, l'incertezza originale sullo stato quantico della particella non è solo una mancanza di conoscenza. Una proprietà fondamentale della teoria quantistica è che prima dell'atto di misurazione, la particella in realtà non ha uno stato definito, ma è in una sovrapposizione di tutti gli stati possibili. Questo è meglio modellato dal classico esperimento di pensiero di fisica quantistica, Schroedinger's Cat, in cui un approccio di meccanica quantistica si traduce in un gatto inosservato che è allo stesso tempo vivo e morto contemporaneamente.

La funzione d'onda dell'universo

Un modo di interpretare le cose è considerare l'intero universo come un'unica funzione d'onda. In questa rappresentazione, questa "funzione d'onda dell'universo" conterrebbe un termine che definisce lo stato quantico di ogni singola particella. È questo approccio che lascia aperte le porte alle affermazioni secondo cui "tutto è collegato", che spesso viene manipolato (intenzionalmente o attraverso un'onesta confusione) per finire con cose come gli errori fisici Il segreto.

Sebbene questa interpretazione significhi che lo stato quantico di ogni particella nell'universo influenza la funzione d'onda di ogni altra particella, lo fa in un modo solo matematico. Non esiste davvero alcun tipo di esperimento che possa mai - anche in linea di principio - scoprire l'effetto in un posto che si manifesta in un altro luogo.

Applicazioni pratiche di entanglement quantistico

Sebbene l'entanglement quantistico sembri una bizzarra fantascienza, ci sono già applicazioni pratiche del concetto. Viene utilizzato per comunicazioni nello spazio profondo e crittografia. Ad esempio, Lunar Atmosphere Dust and Environment Explorer (LADEE) della NASA ha dimostrato come l'entanglement quantistico potesse essere utilizzato per caricare e scaricare informazioni tra l'astronave e un ricevitore a terra.

A cura di Anne Marie Helmenstine, Ph.D.