Il Nobel 2022 per la Fisica è stato assegnato a John Clauser, Alain Aspect e Anton Zeilinger, i quali hanno contribuito in maniera essenziale alla dimostrazione sperimentale di alcune delle previsioni più peculiari della meccanica quantistica. In particolare, il premio è stato assegnato ai tre scienziati “per esperimenti con fotoni entangled, stabilendo la violazione delle disuguaglianze di Bell e innovando la scienza dell’informazione quantistica”.
Il tema del premio di quest’anno risulta sicuramente misterioso e lontano dalla nostra percezione della realtà. La meccanica quantistica è infatti una teoria matematica, sviluppata a partire dall’inizio del ‘900, che tenta di descrivere il comportamento della materia alla scala atomica e subatomica. In questo mondo microscopico, le particelle smettono di avere delle caratteristiche ben definite, per cui ad esempio non si può assegnare con certezza la loro posizione o la loro velocità. Tuttavia, è possibile descrivere il loro comportamento a partire da distribuzioni di probabilità, a tal punto da riuscire a spiegare e prevedere anche i fenomeni più peculiari.
Tra tutte le previsioni della meccanica quantistica, la più distante dalla nostra percezione dei fenomeni è sicuramente l’entanglement, che può essere rozzamente tradotto in “aggrovigliamento”. Questa proprietà descrive degli insiemi di particelle che presentano un legame intrinseco per cui si influenzano tra di loro anche a distanza.
Questa proprietà, ritenuta “scandalosa e inaccettabile” da Albert Einstein, fu oggetto di un lungo dibattito filosofico sulla natura della meccanica quantistica che Einstein stesso sostenne con Niels Bohr, uno dei padri della quantistica. Lo scienziato John Bell tradusse questo alterco filosofico in una serie di disequazioni che legano l’incertezza di misure prese a distanza su due particelle dopo che abbiano interagito; la violazione di tali disequazioni andrebbe a confermare l’esistenza di questa “sinistra azione a distanza”.
Il lavoro dei tre scienziati premiati quest’anno si è proprio concentrato sulla realizzazione sperimentale di sistemi che possano verificare le previsioni di Bell. Per primo John Clauser ideò e realizzò una prima versione dell’esperimento, che venne poi perfezionata da Alain Aspect confermando in tutto e per tutto la violazione delle disequazioni di Bell e dimostrando quindi l’esistenza dell’entanglement. Anton Zeilinger costruì la prova definitiva, perfezionando ulteriormente l’esperimento di Aspect, spingendosi fino a sfruttare attivamente le proprietà di entanglement per realizzare un sistema di teletrasporto quantistico. Non dobbiamo immaginare un qualche sistema alla Star Trek che ci permetta di materializzarci in qualche galassia lontana, bensì il trasferimento a distanza di informazione contenuta in una particella, che viene di fatto ricreata su una sua particella gemella.
Questi esperimenti aprono la strada a quella che oggi viene considerata la “seconda rivoluzione quantistica”: le prime previsioni della meccanica quantistica ci hanno permesso di avere transistor e laser, oggi grazie a questi tre pionieri dell’informazione quantistica studiamo sistemi che sfruttino le previsioni di questa teoria per realizzare nuovi sistemi di crittografia, di computazione e di comunicazione, più rapidi e sicuri. Ma, soprattutto, rappresentano una finestra spalancata verso una conoscenza sempre più profonda di come si comporti la realtà che ci circonda: anche se siamo ben lontani da applicazioni pratiche di queste tecnologie, citando le parole di Anton Zeilinger, “fai ciò che trovi interessante e non preoccuparti troppo delle possibili applicazioni”.
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