Entanglement quantico: »Effetto spettrale a lunga distanza« - spiegato semplicemente
L'entanglement è un fenomeno fisico quantistico. In questo suggerimento pratico, spieghiamo cos'è l'entanglement quantistico e cosa c'è di così speciale.
Entanglement quantistico: un "effetto spettrale a lunga distanza"?
L'entanglement quantistico è il fenomeno secondo il quale due particelle spazialmente separate possono scambiare istantaneamente informazioni sulle loro proprietà (cioè senza un ritardo). Ciò contraddice tutte le leggi della fisica classica. Persino Einstein ha respinto questo "effetto ossessionato a lunga distanza" per tutta la vita, dal momento che dovrebbe essere in grado di trasmettere informazioni più velocemente della velocità della luce.
- Per comprendere l'entanglement, è necessario il principio di sovrapposizione. Quindi una particella è in tutti gli stati possibili fino a quando non viene effettuata una misurazione. Una particella su cui non è stata ancora effettuata alcuna misurazione si trova in uno stato di sovrapposizione di tutti gli stati possibili. Ad esempio, lo spin di un elettrone non viene corretto prima della misurazione (esperimento di Stern-Gerlach). Solo quando colpisce lo schermo l'elettrone ottiene lo spin "su" o "giù" (quantizzazione direzionale). La misurazione risolve la sovrapposizione e la particella assume uno dei possibili stati. La sovrapposizione è anche facile da capire sulla base dell'esperimento a doppia fenditura. Senza influenzare la doppia fenditura, si ottiene il tipico schema di interferenza sullo schermo, anche se ogni singola particella colpisce un certo punto sullo schermo e la distribuzione sullo schermo segue una funzione di probabilità. Questo modello di probabilità viene distrutto misurando uno degli spazi. La particella viene forzata in uno stato solo dalla misurazione.
- A causa del principio di sovrapposizione, le particelle emesse rimangono in uno stato non chiaro fino a quando non vengono misurate. Negli esperimenti di entanglement, due elettroni vengono generati contemporaneamente. La tua rotazione viene misurata in due diversi dispositivi. Si può vedere che gli elettroni hanno ciascuno uno spin opposto. Ciò è sorprendente, poiché secondo il principio di sovrapposizione, lo stato non era stato ancora determinato fino alla misurazione. Non si può sostenere che gli elettroni con spin opposto fossero già presenti quando si formarono. Solo con la misurazione una particella decide per uno stato e allo stesso tempo l'altra particella per un altro stato. Nonostante la distanza spaziale tra loro, i due elettroni devono essere intesi come un sistema che si trova nello stato di sovrapposizione prima della misurazione. Esperimenti comparabili possono anche essere condotti con "fotoni gemelli" aggrovigliati e altre particelle.
- Una misurazione su una particella aggrovigliata determina immediatamente lo stato dell'altra particella. La trasmissione di informazioni alla massima velocità della luce, come richiesto da Einstein, si applica solo a singoli oggetti separati.
- Finora, i fenomeni di entanglement sono stati osservati solo a livello di particelle. Il trasferimento istantaneo di informazioni esiste anche nel nostro mondo o addirittura nel macrocosmo? Albert Einstein, che è estremamente scettico sull'entanglement, ha già descritto la curvatura spazio-temporale nella teoria generale della relatività e, all'inizio, ha promesso la possibile esistenza di wormhole. Anche nei wormhole, che, come strutture senza massa, derivano esclusivamente dalla geometria dello spazio-tempo, due luoghi distanti sono collegati tra loro in modo tale che spazio e tempo si fondono in un punto. La materia e le informazioni che volano attraverso questo wormhole arrivano da un luogo all'altro senza indugio.
- Lo scambio istantaneo di informazioni sarebbe anche di enorme beneficio pratico nella nostra vita quotidiana altamente tecnica. I cosiddetti computer quantistici dovrebbero assumere il principio dell'entanglement. Se le informazioni vengono manipolate su un computer, sarebbero immediatamente disponibili sul computer destinatario senza alcun ritardo.
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