LE ULTIME FRONTIERE DELLA FISICA QUANTISTICA

L’ “ENTANGLEMENT”  E   LE  ULTIME FRONTIERE    DELLA FISICA QUANTISTICA

di Alberto Zei

SOMMARIO - Si tratta del paradosso spazio-temporale delle particelle sub atomiche  che anche quando sono separate  si comportano contemporaneamente nel medesimo modo.  Rivoluzionarie saranno le imminenti  applicazioni nel campo della informatica.  Ma non è  tutto.

                                                  

 Vi sono delle  situazioni nel mondo scientifico precisamente della fisica quantistica che rispondono a delle condizioni  apparentemente assurde in cui le attese di risultato  sono talmente intricate tra loro da non poter prevedere in nessun modo come potranno definirsi se non  dopo che uno degli eventi si è verificato. Ciò è  dovuto al fatto che lo stesso controllo da parte di coloro che partecipano all’esperimento riesce  di per sé a interferire  determinandone  il risultato nel  preciso istante che questo viene osservato.

Si tratta di un presupposto difficile ad essere compreso dalla nostra mente razionale poiché l’ambiguità di una situazione di questo genere ammetterebbe  che un problema regolato con leggi fisiche dell’universo possa essere determinato dallo spirito di osservazione degli sperimentatori nell’istante  che questi lo osservano.

Il dualismo onda particella

 Nella fisica quantistica infatti, vi sono molti esempi che realizzano  una situazione del genere. Tra di questi  vi è quello dell’ormai famoso gatto di Schrödinger  che nell’esperimento che lo coinvolge non sa  di essere vivo o morto se non nel momento stesso in cui qualcuno apre la porta dell’ambiente per controllarne lo stato vitale. E’ inutile scendere nei particolari ripetendo il racconto ormai noto, ma l’esemplificazione della sovrapposizione dello stato di vita o di morte del gatto in questione corrisponde alla condizione di ambiguità che nella fisica quantistica alcune particelle subatomiche assumono quando sono cogenerate. Infatti, queste particelle (fotoni, elettroni, neutroni, ecc.)  anche se una distanza siderale le separasse,  inizialmente manterrebbero lo stesso stato di ambiguità  di forma d’onda  o di corpuscolo particellare,   fino a quando non si andasse a rivelare la natura di una .della due. L’ altra,  fino allora incapace di  uscire  dalla propria promiscuità  di forma d’onda o di  corpuscolo particellare (materia o energia), assumerebbe  istantaneamente   la medesima natura di quella osservata dallo sperimentatore fino ad avere   spin  o carica  perfettamente speculare.

Sovraposizione di stati incongruenti 

 Il paradosso, che  alla luce del  buon senso  non si dovrebbe realizzare, ha un duplice aspetto. Il primo  consiste   nello stato di  sovrapposizione di essere e non essere  onda o particella; il secondo nel fatto di mantenersi in stato di indeterminazione  fino a quando non si cercherà  di “smascherare” attraverso l’osservazione  questa  doppia indefinita natura.

 Ecco che solo allora,  le due entità si presenteranno candidamente vestite con il medesimo abito: particella l’una, particella l’altra; onda l’una, onda l’altra. Insomma diverranno due gemelli  ma concepiti in modo contrario, come si trovassero  davanti allo specchio, a prescindere dalla distanza intercorrente tra di loro.

 In linea  teorica  se la prima onda particella rivelasse la propria natura nel laboratorio vicino casa, la seconda  si comporterebbe istantaneamente nella stessa maniera anche se si  trovasse nella galassia di Andromeda.

 La trasformazione di  stato, a causa dell’interferenza dell’osservazione umana che impone alle stesse entità di assumere le medesime “sembianze”,  prende corpo, come detto,  quando la prima delle due viene controllata. Questo fondamentale  passaggio  prende il nome di “riduzione”.

Nel concreto

 Se è vero, almeno fino adesso, che l’entanglement  potrà  trasportare  segnali alla velocità superluminali, quindi oltre il limite conosciuto della massima velocità  nell’universo, è altrettanto vero che i segnali  in questione non potranno contenere informazione a causa della imprevedibilità della assunzione di stato (ad es: positivo  o negativo, spin   up o down, ecc).

 Per questa fondamentale ragione,  non essendo possibile imprimere in input alle “particelle messaggere”  alcuna informazione voluta, resta chiaro che il segnale  in arrivo  trascina con sé il peccato originale della sua stessa aleatorietà. Un segnale senza informazione non serve a niente (o quasi). Un altro modo per teorizzare l’entanglement senza coinvolgere la insuperabilità della velocità della luce (“Relatività ristretta”  di Einstein)   è quello sostenuto da molti teorici  secondo i quali   le particelle entangled sono parti di un unico sistema che però è collocato in uno spazio  più espanso e che  quando reagisce,  si comporta come una entità unica integrata.  Per questa ragione la contemporaneità di risposta non realizza  alcuna violazione del limite cosmico della massima velocità consentita.

 L’entanglement  comunque, costituisce  la base di ricerca  delle tecnologie emergenti per il processamento dati i quali, unitamente all’indispensabile  utilizzo dei classici canali di supporto trasmissivo, consentiranno un prodigioso salto di qualità alla informatica in generale e agli  elaboratori elettronici in particolare.

 È bene però precisare che il salto qualitativo non riguarda  la  velocità di trasmissione, per le ragioni prima precisate,  ma la possibilità di superare il codice binario  (0,1) arricchendo l’informazione con la contemporanea trasmissione informatica di altri dati come l’ orientamento  di spin.

 La ricerca sulle possibili applicazioni è, infatti,  in procinto di aprire alla computeristica una nuova era   con  una vera e propria rivoluzione sulla quantità dei dati di elaborazione. Se questo avverrà, allora sarà possibile eseguire un numero esorbitante di operazioni al secondo.

 Il momento di “riduzione”

 Ritornando al  concetto dell’entanglement,  la teoria sta spingendo l’indagine nel cuore del sistema rappresentato soprattutto dal  momento della  “riduzione”.  Invero,  sappiamo che esiste  ad un istante del processo,  il momento  critico dal quale scatta la commutazione  ma ancora non riusciamo a comprendere completamente quale sia il preciso fattore scatenante il cambiamento.

 Si deve, infatti, tener conto che non solo queste entità  particellari  si comportano nel modo descritto  quando una di queste viene misurata,  ma anche quando ci si  accinge a preparare la misura quantunque questa non venga poi  eseguita.

 A questo punto si può ben comprendere su quale terreno l’entanglement ci ha condotto; terreno che qualcuno non esiterebbe a considerare metafisico se non esoterico.

Le nuove frontiere della scienza

 La prospettiva che si sviluppa nel campo della comunicazione ed in particolare dell'informatica è quella della di un'intelligente applicazione delle nuove possibilità offerte dall'entenglment. Omettendo una esauriente descrizione del  metodo, si vuol porre  soltanto in evidenza che mentre l’informatica classica si avvale  del “bit” dotato soltanto di due livelli di stato (zero o uno) l’entenglement offre invece con il  “qubit”  (quantum bit) una scala di valori praticamente senza soluzione di continuità così come può essere l’orientamento sincrono degli spin di due o più particelle entangled.

 Aggirare gli ostacoli che si frappongono  alle leggi dell’universo per attivare ciò che si rende necessario al progresso della scienza e dell’umanità, non è da poco. L’uomo possiede però la più potente arma dell’universo che la forza del pensiero creativo  espressa dalla sua volontà

Oltre la dimensione reale

 Molto ancora  vi sarebbe da approfondire sulla progressione degli eventi di coerenza che le particelle/onde  assumono nella fisica quantistica.

 Ma le leggi del cosmo  sono così differenti da quelle che sovraintendono il comportamento umano?

 Sarà interessante esaminare, in una prossima occasione, se le leggi che dominano la materia e l’energia siano le stesse che riguardano l’Uomo.