⚗️ Chimica e fisica
Chimica
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Entanglement quantistico
Due particelle, un'unica descrizione. Misuri una e conosci l'altra, a qualunque distanza si trovi.
Due particelle possono nascere in uno stato entangled: un'unica descrizione quantistica che vale per la coppia, non per le singole particelle. Finché nessuno misura, nessuna delle due ha uno spin definito: c'è solo una sovrapposizione di possibilità.
Quando misuri lo spin di una, trovi su o giù a caso, 50 e 50. Ma in quello stesso istante sai con certezza cosa troverà chi misura l'altra, anche dall'altra parte della galassia: nello stato più semplice, il risultato opposto.
Einstein la chiamava, con scetticismo, «azione spettrale a distanza». Eppure nessun segnale viaggia tra le due particelle: la correlazione è scritta nello stato del sistema fin dall'inizio, e i risultati di ciascuna, presi da soli, restano casuali. Per questo l'entanglement non permette di comunicare più veloce della luce.
Oggi è alla base della crittografia quantistica, dove ogni tentativo di intercettazione lascia tracce, e dei computer quantistici, che sfruttano stati entangled di molti qubit.
Prova: misura una coppia
Particella A
Particella B
- Coppie misurate
- 0
- A trova «su»
- —
- Risultati opposti
- —
Ogni lato, da solo, sembra un lancio di moneta. Solo confrontando le due liste si vede che sono sempre opposti.
Il test di Bell
E se le particelle portassero con sé delle istruzioni nascoste fin dalla nascita? Ruota un rivelatore e scoprilo.
Una spiegazione allettante, e per niente spettrale: ogni particella parte con delle istruzioni nascoste che fissano già i suoi risultati. Nel 1964 John Bell trovò il modo di metterla alla prova: misurare le due particelle lungo direzioni diverse.
Con i rivelatori allineati (0°) i risultati sono sempre opposti, in entrambe le teorie. Ma se ne ruoti uno di un angolo θ, la meccanica quantistica prevede una correlazione pari a −cos θ, mentre un modello a istruzioni nascoste come quello del grafico dà una linea retta. Bell dimostrò che nessun modello di questo tipo, per quanto ingegnoso, riesce a riprodurre la curva a tutti gli angoli.
Gli esperimenti, da quelli di John Clauser negli anni Settanta a quelli di Alain Aspect nel 1982, fino ai test senza scappatoie del 2015, hanno dato ragione alla meccanica quantistica. Nel 2022 Aspect, Clauser e Anton Zeilinger hanno ricevuto il premio Nobel per la fisica.
Correlazione tra i due risultati al variare dell'angolo
- Meccanica quantistica: −cos θ
- Istruzioni nascoste (modello locale)
- Le tue misure
Mostra i dati in tabella
| Angolo | Misurata | Quantistica | Istruz. nascoste |
|---|---|---|---|
| Ancora nessuna misura. | |||
Correlazione: +1 significa sempre uguali, −1 sempre opposti, 0 nessuna relazione. Il simulatore estrae i risultati con le probabilità che la meccanica quantistica prevede per lo stato di singoletto: opposti con probabilità cos²(θ/2).