La “terrificante azione spettrale a distanza” di Einstein è diventata ancora più spaventosa

Nella meccanica quantistica non hermitiana, i ricercatori sono stati in grado di alterare il livello di entanglement dei qubit manipolando solo uno di essi

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Albert Einstein amava dire che “l’immaginazione è tutto”. La considerava l’anteprima delle prossime attrazioni della vita. L’astrofisico Paul Davies si è chiesto se il nostro mondo, il nostro universo, possa essere il risultato di un esperimento di fisica quantistica eseguito da un’antica civiltà aliena iperavanzata. Una civiltà che, come ipotizza, potrebbe esistere al di là della materia.

In “The Eerie Silence: Renewing Our Search for Alien Intelligence” Davies scrive: “Pensare alla vita aliena avanzata ci richiede di abbandonare tutti i nostri presupposti sulla natura della vita, la mente, la civiltà, la tecnologia e il destino della comunità. In breve, significa pensare l’impensabile. Cinquecento anni fa il concetto stesso di un dispositivo che manipola informazioni, o software, sarebbe stato incomprensibile. Potrebbe esserci un livello ancora più alto, ancora al di fuori di ogni esperienza umana?

All’interno dello spazio infinito della cosmologia attuale, suggerisce il fisico teorico dell’Università di Chicago, Dan Hooper, ci sono inevitabilmente un numero infinito di universi indistinguibili dal nostro. “Eppure alcune delle regioni all’interno del multiverso“, dice Hooper, “è probabile che siano mondi alieni con forze sconosciute e nuove forme di materia insieme a più o meno di tre dimensioni dello spazio: mondi completamente diversi da qualsiasi cosa possiamo immaginare“.

Sfidare nozioni centenarie a livello quantistico

Un team di fisici ha utilizzato un computer quantistico IBM per esplorare un’area trascurata della fisica e ha sfidato le nozioni accumulate in 100 anni sull’informazione a livello quantistico, creando nuove equazioni quantistiche che descrivono un universo con il suo peculiare insieme di regole. Ad esempio, guardandoti allo specchio e invertendo la direzione del tempo dovresti vedere la stessa versione di te come nel mondo reale. Nel loro nuovo giornale hanno creato un universo-giocattolo che si comporta secondo queste nuove regole.

Oltre le equazioni fondamentali

Le regole della fisica quantistica, che regolano il comportamento delle cose molto piccole, utilizzano operatori matematici chiamati Hamiltoniani hermitiani. Gli operatori hermitiani hanno sostenuto la fisica quantistica per quasi 100 anni, ma recentemente i teorici si sono resi conto che è possibile estendere queste equazioni fondamentali utilizzando operatori hermitiani che non sono hermitiani. Le nuove equazioni descrivono un universo con il suo peculiare insieme di regole.

Nuove regole della meccanica quantistica non hermitiana

I ricercatori hanno fatto sì che i qubit, la parte del computer quantistico che esegue i calcoli, si comportino secondo le nuove regole della meccanica quantistica non hermitiana. Hanno dimostrato sperimentalmente un paio di risultati entusiasmanti che sono proibiti dalla normale meccanica quantistica hermitiana. La prima scoperta è stata che l’applicazione delle operazioni ai qubit non conserva le informazioni quantistiche, un comportamento così fondamentale per la teoria quantistica standard da risultare in problemi attualmente irrisolti come il paradosso dell’informazione sui buchi neri di Stephen Hawking.



Ecco l’Entanglement

Il secondo entusiasmante risultato è arrivato quando hanno sperimentato due qubit entangled. L’entanglement è un tipo di correlazione che appare tra i qubit, come se sperimentassero una connessione magica che li fa comportare in sincronia tra loro. Einstein era notoriamente molto a disagio con questo concetto e si riferiva ad esso come “azione spettrale a distanza“.

Nella fisica quantistica regolare, non è possibile alterare il grado di entanglement tra due particelle manomettendo una delle particelle da sola. Tuttavia, nella meccanica quantistica non hermitiana, i ricercatori sono stati in grado di alterare il livello di entanglement dei qubit manipolando solo uno di essi: un risultato espressamente off-limits nella fisica quantistica regolare.

L’azione spettrale a distanza di Einstein diventa più spaventosa

La cosa eccitante di questi risultati è che i computer quantistici sono ora abbastanza evoluti da poterli iniziare a usare per testare idee non convenzionali che finora sono state solo matematiche“, ha affermato il ricercatore capo Sorin Paraoanu. “Con il presente lavoro, l’azione spettrale a distanza di Einstein diventa ancora più spaventosa. E, anche se capiamo molto bene cosa sta succedendo, vengono comunque i brividi“.

Nel 1935 Einstein, Podolsky e Rosen pubblicarono un documento fondamentale in cui mettevano in evidenza una caratteristica molto insolita della meccanica quantistica, oggi chiamata entanglement“, spiega Paraoanu. Oggi sappiamo che, date due particelle entangled, secondo la fisica quantistica standard, il grado di entanglement non può essere modificato da determinate operazioni eseguite localmente sulle singole particelle. Ma nel nostro lavoro dimostriamo che questo non è il caso in una certa versione generalizzata della teoria quantistica. In questa teoria, l’entanglement può essere modificato e abbiamo simulato su un computer quantistico che questo è proprio così“.

Quindi, se queste conclusioni venissero confermate, cioè che è possibile modificare l’entanglement attraverso operazioni locali, dovremmo rivedere gran parte della teoria quantistica e, forse, molte delle nostre attuali certezze sull’universo stesso.

Fonte: “Quantum simulation of parity-time symmetry breaking with a superconducting quantum processor”. Il lavoro è stato svolto nell’ambito del Centro finlandese di eccellenza nella tecnologia quantistica (QTF) dell’Accademia di Finlandia.

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