Abbattere la ricerca quantistica che ha fatto guadagnare a tre fisici il premio Nobel | Notizie intelligenti

Membri del Comitato Nobel per la Fisica seduti a un tavolo, con uno schermo che mostra le immagini dei vincitori del premio dietro di loro.

I membri del Comitato Nobel per la Fisica annunciano i vincitori del Premio Nobel per la Fisica 2022. Da sinistra a destra sul display: Alain Aspect, John Clauser e Anton Zeilinger.
Jonathan Nackstrand/AFP tramite Getty Images

Martedì, la Royal Swedish Academy of Sciences ha assegnato il Premio Nobel 2022 per la fisica ad Alain Aspect, John Clauser e Anton Zeilinger per gli esperimenti nella scienza quantistica. Ciascuno riceverà un terzo dei 10 milioni di corone svedesi (circa $ 900.000) che accompagnano l’onore.

La loro ricerca ha gettato le basi per comunicazioni ultra sicure e informatica complessa e ha dimostrato che la meccanica quantistica, il campo che si occupa del movimento e dell’interazione delle particelle più piccole, è fondamentalmente strana.

I tre ricercatori hanno condotto esperimenti che hanno mostrato uno stato speciale chiamato “entanglement”, quando più minuscole particelle sono collegate, in un certo senso, in modo che ciò che accade a una determina cosa succede alle altre, anche quando sono separate da grandi distanze, il Nobel ha scritto il comitato in un comunicato stampa. Quando uno scienziato determina lo stato di una particella, tutte le altre che sono “impigliate” con essa assumeranno immediatamente lo stesso stato, indipendentemente da dove si trovino, anche se si trovano in una galassia lontana, scrive Lee Billings per Scientifico americano.

Lavorando in modo indipendente, Clauser e Aspect hanno dimostrato che questo fenomeno non può essere spiegato dalle leggi tipiche della fisica e Zeilinger ha dimostrato che l’entanglement può “teletrasportare” informazioni tra particelle collegate, Scienza‘S Lo riferisce Adrian Cho.

Il lavoro dei vincitori “ha fondamentalmente aperto questo intero campo della scienza e delle tecnologie dell’informazione quantistica”, dice Ronald Hanson, fisico quantistico alla Delft University of Technology nei Paesi Bassi Scienza.

John Clauser posa per una foto in un laboratorio a casa sua.

John Clauser posa per una foto nella sua casa di Walnut Creek, in California, il 4 ottobre 2022.

Justin Sullivan/Getty Images

Gli esperimenti condotti dai vincitori del premio Nobel erano legati a un dibattito tra scienziati negli anni ’30 sulla natura della realtà, scrive Charlie Wood per quanti. Albert Einstein credeva che tutti gli oggetti avessero proprietà definite con precisione, ma i fisici Niels Bohr ed Erwin Schrödinger sostenevano un’idea fondamentale della teoria quantistica: che le proprietà degli oggetti esistono in uno stato di incertezza fino a quando non vengono misurate. (Pensa: il gatto di Schrödinger è sia vivo che morto finché non apri la scatola.)

Einstein pensava che non ci fosse stato di incertezza: anche se le proprietà di una particella, come la posizione di un elettrone, sembravano incerte, sosteneva che le “variabili nascoste” invisibili agli scienziati dovevano definirle. Altrimenti, qualunque cosa abbia influenzato queste particelle dovrebbe muoversi più velocemente della velocità della luce per apportare un cambiamento istantaneo nei loro compagni lontani e aggrovigliati, e nulla può viaggiare più veloce della velocità della luce, ha affermato Einstein.

Negli anni ’60, il fisico John Stewart Bell ha ideato un esperimento mentale che si basava su coppie di particelle entangled per testare teoricamente l’idea di Einstein, secondo Scienza. In sostanza, ha immaginato che due persone osservassero simultaneamente particelle diverse che erano aggrovigliate insieme. Se le variabili nascoste esistessero davvero, le proprietà delle coppie entangled sarebbero correlate, ma solo fino a un certo punto, scrive Scienza.

Nel 1972, Clauser e colleghi realizzarono la prima versione del mondo reale di successo dell’esperimento mentale di Bell. Perché hanno misurato correlazioni super forti, il loro esperimento ha suggerito che la meccanica quantistica avesse ragione. Ciò ha sorpreso Clauser, che si aspettava che i risultati supportassero le idee di Einstein, per quanti

Alain Aspect durante una conferenza stampa a Palaiseau, in Francia, dopo aver vinto il Premio Nobel.

Alain Aspect tiene una conferenza stampa a Palaiseau, in Francia, il 4 ottobre 2022, dopo aver vinto il Premio Nobel.

Sam Tarling/Getty Images

Un decennio dopo, Aspect e colleghi hanno condotto un esperimento più raffinato che ha escluso un’altra potenziale spiegazione per l’entanglement, supportando ulteriormente la teoria quantistica. L’ultima grande scappatoia dall’esperimento di Bell è stata chiusa nel 2015, secondo Scientifico americano.

Se l’idea di entanglement suona ancora confusa, lo è. Nemmeno gli stessi vincitori sanno perché accade, riferiscono Seth Borenstein, Maddie Burakoff e Frank Jordans dell’Associated Press (AP). Eppure ognuno di loro, nelle rispettive ricerche, ha dimostrato che esiste.

“Non ho idea di come funzioni, ma l’entanglement sembra essere molto reale”, dice Clauser all’AP.

Zeilinger e colleghi si sono concentrati sullo studio dell’uso di particelle entangled, per Scientifico americano. Nel 1998, ad esempio, il suo team ha intrecciato un fotone di una coppia entangled con un fotone di una coppia entangled diversa.

Anton Zeilinger parla davanti ai microfoni in una conferenza stampa.

Anton Zeilinger si rivolge a una conferenza stampa il 4 ottobre 2022 all’Università di Vienna dopo aver ricevuto il Premio Nobel.

Joe Klamar/AFP tramite Getty Images

Questa scoperta ha implicazioni per la trasmissione di informazioni su lunghe distanze in una Internet quantistica, che potrebbe consentire comunicazioni crittografate ultra sicure, secondo Scienza. Queste innovazioni potrebbero anche portare a nuovi sensori e telescopi, scrive Notizie sulla naturaDavide Castelvecchi e Elizabeth Gibney.

L’entanglement ha anche aiutato il lavoro preliminare relativo ai computer quantistici, che eseguono calcoli troppo complessi per i computer convenzionali, per Notizie sulla natura.

“I fiorenti investimenti nelle tecnologie quantistiche ora in corso in tutto il mondo si basano su basi scientifiche, che derivano dal lavoro pionieristico di Bell, Clauser, Aspect e Zeilinger”, dice John Preskill, uno scienziato dell’informazione quantistica presso il California Institute of Technology Scientifico americano.

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