All'Ino-CNR di Firenze un altro passo verso l'hi-tech quantistico con la dimostrazione sperimentale di un ibrido tra luce classica e quantistica. Uno stato di luce così particolare che secondo i ricercatori consentirà di mettere a punto i pezzi fondamentali (ripetitori, memorie e interfacce) di una futura rete di comunicazioni e computer quantistici, dalle prestazioni ancora inimmaginabili.
Si tratta di uno stato in cui un fotone, la particella fondamentale della luce, è sia presente che assente e un debole impulso laser ha contemporaneamente due fasi opposte. Lo studio, guidato da Marco Bellini e Alessandro Zavatta, col supporto di colleghi teorici coreani e australiani delle Università di Seoul e del Queensland, è descritto su Nature Photonics.
"In realtà, la meccanica quantistica non vieta tali possibilità, ed Erwin Schrödinger illustrò le paradossali implicazioni della teoria con la storia di un gatto chiuso in un contenitore ermetico assieme a un atomo radioattivo e a una fialetta di veleno", racconta Marco Bellini dell'Ino-Cnr. "Con una probabilità del 50%, l'atomo potrebbe decadere, emettendo una particella radioattiva che romperebbe la fiala ed ucciderebbe il gatto. Secondo le regole della fisica quantistica, l'atomo potrebbe però trovarsi anche in una situazione intermedia, in cui è contemporaneamente decaduto e no, la fiala di veleno è sia rotta che intera, e il povero gatto in uno strano stato sospeso, vivo e morto allo stesso tempo".
Gli amanti dei felini possono comunque stare tranquilli: nessuno si è mai neanche avvicinato a una situazione del genere. "Quello che per la prima volta abbiamo dimostrato sperimentalmente è la produzione di un cosiddetto stato di luce entangled ibrido classico-quantistico, analogo ottico della condizione intrecciata dell'atomo quantistico e del gatto classico nella scatola", conclude Bellini.
"Nel nostro caso, il ruolo dell'atomo è sostenuto da un singolo fotone, la particella fondamentale della luce, quello del gatto da un debole impulso di luce laser. Se il fotone è presente, l'impulso di luce ha una determinata fase, mentre se il fotone è assente, ha la fase opposta, cioè i picchi e le valli dell'oscillazione del suo campo elettromagnetico sono scambiati".
"Come nel paradosso del gatto, finché la scatola non viene aperta, cioè finché non viene effettuata una misura che costringa il sistema a decidere, le due alternative sono entrambe vere allo stesso tempo: il fotone è sia presente che assente e, corrispondentemente, il debole impulso luminoso ha due fasi opposte, in uno stato intrecciato analogo a quello descritto da Schrödinger".
La ricerca permetterà di capire meglio perché è così difficile trovare oggetti macroscopici in questi strani stati sovrapposti e a quale livello le previsioni della meccanica quantistica smettano quindi di funzionare.