“Fotografato” per la prima volta in tempo reale l’entanglement

Uno dei fenomeni più sconcertanti della meccanica quantistica è l’entanglement (che possiamo tradurre approssimativamente come “intreccio, correlazione”). Questo fenomeno del tutto contro intuitivo, prevede che in determinate condizioni due o più sistemi fisici  rappresentino sottosistemi di un sistema più ampio, il cui stato quantico non è descrivibile singolarmente, ma solo come sovrapposizione di più stati. Da ciò consegue che la misura di un osservabile di un sistema (sottosistema) determini simultaneamente il valore anche per gli altri.

Quello che colpisce e disorienta di questo “abbraccio” tra sistemi fisici (due particelle) è che lo stato di sovrapposizione quantistica è indipendente da una separazione spaziale e, di conseguenza, il carattere non locale della realtà fisica. Il termine entanglement  fu introdotto da Erwin Schrödinger in una recensione del famoso articolo sul paradosso EPR, che nel 1935 rivelò a livello teorico il fenomeno.

Per “fotografare” questo elusivo fenomeno si utilizza la tomografia medica, ossia si fanno una serie di tante ‘fotografie’ del sistema quantistico da più punti di vista per poi averne una immagine 3D. Il limite di questa tecnica però è che serve molto tempo e, all’aumentare delle dimensioni del sistema, aumentano in modo esponenziale le informazioni che servono.

Adesso però un gruppo di ricerca internazionale guidato da Ebrahim Karimi, dell’Università canadese di Ottawa, e del quale fanno parte gli italiani Danilo Zia e Fabio Sciarrino, del Dipartimento di Fisica dell’Università Sapienza di Roma ha messo a punto una nuova metodologia per caratterizzare gli stati quantistici. Ispirandosi all’olografia, (particolare tecnica di riproduzione fotografica che rende visibili le caratteristiche tridimensionali di un oggetto: si ottiene mediante l’interferenza di onde luminose, originate da un fascio di raggi laser riflesso dall’oggetto colpito, con altre originate dalla medesima fonte laser e riflesse con uno specchio) i ricercatori hanno sviluppato un nuovo metodo che permette per la prima volta di osservare alcune tipologie di stati quantistici in tempo praticamente reale.

Questa nuova tecnica non è applicabile a tutti gli stati quantistici ma da ottimi risultati per i cosiddetti fotoni entangled, coppie di particelle che conservano una sorta di memoria istantanea del partner anche se si trovano a grandi distanze tra loro.

La nuova tecnica, secondo Fabio Sciarrino del Dipartimento di Fisica dell’Università Sapienza di Roma, permetterà di semplificare alcuni importanti aspetti per chi lavora nell’ambito della fotonica, in particolare nell’imaging