L’entanglement quantistico – la danza ultraveloce delle particelle
L'entanglement quantistico è uno dei fenomeni più enigmatici e affascinanti della fisica quantistica. Le ultime scoperte mostrano che questo effetto avviene in attosecondi - un'unità di tempo inimmaginabilmente breve che va ben oltre la nostra comprensione quotidiana dello spazio e del tempo. Questi studi gettano le basi per tecnologie future come i computer quantistici e la crittografia quantistica.
L’entanglement quantistico si verifica quando due o più particelle rimangono in uno stato in cui lo stato di una particella è inestricabilmente legato a quello dell’altra. Questa connessione rimane anche a grandi distanze, in modo che un cambiamento in una particella abbia un effetto immediato sull’altra. Albert Einstein ha descritto questo effetto come “azione spettrale a distanza” Questa proprietà fondamentale della fisica quantistica è un elemento importante per molte applicazioni pionieristiche.
Il ruolo del tempo nell’entanglement quantisticoSebbene l’entanglement quantistico sia estremamente veloce, non è istantaneo. Utilizzando metodi di misurazione di alta precisione, la TU Wien ha stabilito che la formazione dell’entanglement avviene in un periodo di attosecondi. La ricerca dimostra che, sebbene i processi quantistici abbiano un effetto immediato, possono essere misurati nel tempo. Un impulso laser rilascia un elettrone da un atomo, facendo sì che un altro elettrone venga messo in uno stato di energia superiore – questi due elettroni sono poi entangled.
Misurare gli attosecondi – uno sguardo all’inimmaginabileL’intervallo di tempo in cui avviene l’entanglement quantistico è così breve che viene misurato in attosecondi – un miliardesimo di miliardesimo di secondo. Queste misurazioni sono state effettuate utilizzando simulazioni avanzate e impulsi laser ultracorti e hanno rivelato che il “tempo di nascita” dell’entanglement degli elettroni è di 232 attosecondi. Questo progresso consente ai ricercatori di osservare direttamente la dinamica di questi processi ultracorti e di ricrearli negli esperimenti.
Simulazioni a livello di attosecondi – una svolta nella ricerca quantisticaCombinando simulazioni ed esperimenti, i ricercatori della TU Wien sono riusciti a riprodurre con precisione il processo di entanglement quantistico. I risultati, pubblicati su “Physical Review Letters”, sono considerati una pietra miliare e creano nuove prospettive per le applicazioni nella crittografia quantistica e nei computer quantistici, in cui l’entanglement gioca un ruolo centrale. La possibilità di analizzare i processi quantistici in attosecondi apre nuove strade per l’ulteriore sviluppo dei sistemi tecnologici quantistici.
La comprensione del tempo nella fisica quantisticaLa ricerca attuale dimostra che la comprensione classica del tempo non è sufficiente per descrivere gli effetti quantistici. Nel mondo quantistico, gli stati sorgono e scompaiono in intervalli di tempo minuscoli che sono quasi incomprensibili per noi. “L’elettrone non salta fuori dall’atomo, ma è un’onda che esce lentamente dall’atomo”, spiega la Prof.ssa Iva Březinová della TU Wien.
Applicazioni dell’entanglement quantistico – una tecnologia per il futuroL’entanglement quantistico è molto più di un fenomeno affascinante; costituisce la base di tecnologie rivoluzionarie come la crittografia quantistica, che consente sistemi di comunicazione estremamente sicuri, e i computer quantistici, che eseguono calcoli potenzialmente complessi in modo più rapido ed efficiente dei computer classici. Decifrando i processi ultraveloci dell’entanglement quantistico, i ricercatori ottengono intuizioni che rendono possibile la progettazione di queste tecnologie in modo sicuro ed efficiente.
La ricerca sull’entanglement quantistico su scala di attosecondi rappresenta una svolta nella comprensione della fisica quantistica e offre un enorme potenziale per le tecnologie del futuro. La comprensione precisa di questi processi consente di sviluppare ulteriormente applicazioni come la crittografia e l’informatica quantistica, cambiando radicalmente il mondo dell’elaborazione delle informazioni e della sicurezza.