Osservato il misterioso 'abbraccio' dei quanti

Osservata per la prima volta in tempo reale la misteriosa funzione d'onda dei quanti, ossia quella sorta di abbraccio a distanza la cui previsione teorica è stata premiata con il Nobel della Fisica 2022, chiamato entanglement. Questo comportamento impossiile nella materia visibile è stato osservato in coppie di particelle di luce (fotoni), grazie alla  nuova tecnica per osservare gli stati quantistici sviluppata dal gruppo di ricerca internazionale guidato da Ebrahim Karimi, dell'Università canadese di Ottawa, e del quale fanno parte gli italiani Danilo Zia e Fabio Sciarrino, del Dipartimento di Fisica dell'Università Sapienza di Roma. Il risultato è pubblicato sulla rivista Nature Photonics.

"Quella che abbiamo sviluppato è una nuova tecnica per caratterizzare gli stati quantistici", ha detto all'ANSA Fabio Sciarrino. Quando si entra nel mondo dell'estremamente piccolo, come quello dei quanti, molte delle cose apparentemente ovvie nel nostro mondo non sono facili come si immagina". Una di queste è riuscire a 'fotografare' e determinare tutte le caratteristiche di un insieme di particelle che interagiscono tra loro, in questo caso fotoni. "Una delle tecniche attuali più usate - ha aggiunto il ricercatore italiano - si ispira alla tomografia medica, ossia si fanno una serie di tante 'fotografie' del sistema quantistico da più punti di vista per poi averne una immagine 3D. Il problema, però, è che serve molto tempo e, all'aumentare delle dimensioni del sistema, aumentano in modo esponenziale le informazioni che servono".

Prendendo ispirazione dall'olografia, ossia analizzando l'interferenza prodotta tra due stati quantistici, i ricercatori hanno ora sviluppato un nuovo metodo che permette per la prima volta di osservare alcune tipologie di stati quantistici in tempo praticamente reale. "Mentre con il metodo tomografico possono volerci ore o giorni qui bastano secondi", ha sottolineato Sciarrino. Si tratta di un metodo utilizzabile però solo su specifici tipi di stati, ad esempio i cosiddetti fotoni entangled, coppie di particelle che conservano una sorta di memoria istantanea del partner anche se si trovano a grandi distanze tra loro. "La nuova tecnica - ha concluso Sciarrino - permette di semplificare alcuni importanti aspetti per chi lavora nell'ambito della fotonica, in particolare nell'imaging".