La fisica quantistica raggiunge nuove frontiere: fotoni in 37 dimensioni
Un team internazionale di scienziati ha ottenuto un risultato straordinario nel campo della fisica quantistica producendo particelle di luce che operano simultaneamente in 37 dimensioni. Questo esperimento, basato sulla celebre paradosso GHZ (Greenberger-Horne-Zeilinger), sfida le spiegazioni classiche della fisica e apre la strada a nuove applicazioni tecnologiche nei sistemi quantistici ad alta dimensionalità. I risultati di questo studio, pubblicato sulla rivista Science Advances, hanno implicazioni sia teoriche che pratiche per lo sviluppo di tecnologie avanzate.
La paradosso GHZ: una sfida alla fisica classica
La paradosso GHZ, formulata nel 1989 dai fisici Daniel Greenberger, Michael Horne e Anton Zeilinger, è un concetto fondamentale della fisica quantistica che mette in discussione i principi della fisica classica. Secondo la teoria classica, gli oggetti possono essere influenzati solo dal loro ambiente immediato, in base al realismo locale.
Tuttavia, la meccanica quantistica introduce il concetto di non-località quantistica, un fenomeno in cui particelle separate da distanze enormi possono influenzarsi istantaneamente, indipendentemente dalla distanza che le separa. Questo fenomeno, descritto da Albert Einstein come una “azione spettrale a distanza”, contraddice le leggi della fisica classica, che vietano interazioni più veloci della velocità della luce.
Questo fenomeno è essenziale per ampliare la nostra comprensione dei fenomeni quantistici, mostrando come la fisica quantistica vada oltre le leggi naturali tradizionali. La paradosso GHZ viene utilizzata nell’esperimento per esplorare fino a che punto le particelle quantistiche possano comportarsi in modo non classico.
Un esperimento quantistico che ridefinisce i limiti
Il team di ricerca della Technical University of Denmark ha guidato questo esperimento, con l’obiettivo di esaminare le proprietà più complesse dei fotoni, le particelle fondamentali della luce. In termini semplici, mentre gli esseri umani percepiscono il mondo in tre dimensioni spaziali e una temporale, questi fotoni sono stati manipolati affinché esistessero in un sistema di 37 dimensioni. Per fare ciò, gli scienziati hanno creato un sistema di luce coerente, caratterizzato da proprietà uniformi come colore e lunghezza d’onda costante.
Zhenghao Liu, coautore dello studio, ha sottolineato in un’intervista che questo esperimento dimostra come la fisica quantistica sia ancora più non classica di quanto molti scienziati avessero immaginato. Nonostante siano trascorsi più di cento anni dalla scoperta dei principi quantistici, Liu ha dichiarato che stiamo ancora iniziando a comprendere la complessità di questo campo. Questo risultato potrebbe rappresentare solo “la punta dell’iceberg” nello studio dei fenomeni quantistici.
Un progresso con implicazioni teoriche e pratiche
L’uso della paradosso GHZ come base per l’esperimento ha permesso ai ricercatori di manipolare i fotoni con maggiore precisione e di esplorare gli effetti quantistici in un sistema a alta dimensionalità. Secondo i ricercatori, i risultati ottenuti aprono nuove strade per future ricerche in settori come la computazione quantistica e le comunicazioni sicure.
Questo progresso non ha solo implicazioni teoriche, ma potrebbe anche avere un impatto pratico significativo. I sistemi quantistici ad alta dimensionalità, come quelli creati in questo studio, potrebbero essere più resistenti al rumore e agli errori, rendendoli più efficienti e utili in aree chiave come la trasmissione di informazioni quantistiche e lo sviluppo di algoritmi quantistici più avanzati.
Il futuro dei sistemi quantistici ad alta dimensionalità
Il successo nel creare particelle di luce in 37 dimensioni rappresenta un passo importante verso la comprensione e lo sviluppo di sistemi quantistici ad alta dimensionalità. Questi sistemi potrebbero offrire vantaggi sostanziali rispetto ai sistemi quantistici tradizionali, che operano in dimensioni inferiori. In particolare, i sistemi ad alta dimensionalità potrebbero essere più efficienti nella trasmissione di informazioni e nel trattamento dei dati.
Questo avanzamento potrebbe avere un impatto sul design di nuove tecnologie basate sui principi quantistici, dalla creazione di sensori quantistici fino alle future computer quantistici. I ricercatori sperano che queste scoperte possano contribuire allo sviluppo di dispositivi più avanzati ed efficienti nel prossimo futuro. Le applicazioni potenziali di questi sistemi quantistici vanno dall’aumento della sicurezza delle comunicazioni alla creazione di nuove tecnologie che potrebbero rivoluzionare diversi campi della scienza e della tecnologia.
In sintesi, questo esperimento non solo amplia il nostro sapere teorico sulla fisica quantistica, ma potrebbe avere anche un impatto pratico duraturo, aprendo la strada a nuove applicazioni nei sistemi quantistici ad alta dimensionalità.
