L'entanglement Quantistico Può Essere Applicato Alla Comunicazione Più Velocemente Della Luce - Visualizzazione Alternativa

L'entanglement Quantistico Può Essere Applicato Alla Comunicazione Più Velocemente Della Luce - Visualizzazione Alternativa
L'entanglement Quantistico Può Essere Applicato Alla Comunicazione Più Velocemente Della Luce - Visualizzazione Alternativa

Video: L'entanglement Quantistico Può Essere Applicato Alla Comunicazione Più Velocemente Della Luce - Visualizzazione Alternativa

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Video: IL PARADOSSO EPR spiegato semplicemente | Entanglement quantistico 2024, Marzo
Anonim

Il mese scorso il miliardario Yuri Milner e l'astrofisico Stephen Hawking hanno annunciato Breakthrough Starshot: un piano incredibilmente ambizioso per inviare la prima astronave costruita dall'uomo su un altro sistema stellare nella nostra galassia. Un array laser gigante potrebbe lanciare un apparato delle dimensioni di un microchip su un'altra stella alla velocità della luce del 20%. Ma non è chiaro come questo piccolo dispositivo possa comunicare con noi attraverso il vasto spazio interstellare. E l'entanglement quantistico? Può essere applicato a tale connessione?

Questa idea merita sicuramente attenzione.

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Immagina due monete, ognuna delle quali può risultare testa o croce. Tu hai una moneta, io ne ho un'altra e siamo estremamente lontani l'uno dall'altro. Lanciamo le nostre monete in aria, le prendiamo e le sbattiamo sul tavolo. Prima di guardare un pezzo che è atterrato, ci aspettiamo una probabilità del 50/50 di uscire croce, e ovviamente anche testa. In un universo ordinario e districato, i tuoi risultati e i miei saranno indipendenti l'uno dall'altro. Se esci croce, la mia moneta ha una probabilità del 50% di cadere testa o croce. Ma in determinate condizioni, questi risultati possono creare confusione: se esegui questo esperimento e ottiene croce, saprai che la mia moneta ha una probabilità del 100% di mostrare testa prima che te lo dica. Lo saprai immediatamente, anche se siamo separati da anni luce e non è passato un solo secondo.

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Nella fisica quantistica, di solito non si intrecciano monete, ma singole particelle, come elettroni e fotoni, dove, ad esempio, ogni fotone può avere uno spin di +1 o -1. Se misuri lo spin di un fotone, riconosci immediatamente lo spin di un altro, anche se è a mezzo universo di distanza da noi. Fino a quando non misurate lo spin di un fotone, entrambi esistono in uno stato indeterminato; ma non appena uno è stato misurato, lo sai immediatamente. Sulla Terra, abbiamo condotto un simile esperimento separando due fotoni entangled di molti chilometri e misurando i loro spin in un nanosecondo. Si è scoperto che se misuriamo lo spin di uno e risulta essere +1, scopriamo che lo spin dell'altro -1 è 10.000 volte più veloce di quanto la velocità della luce potrebbe permetterci.

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Ed ecco la domanda: potremmo usare questa proprietà - l'entanglement quantistico - per comunicare con un sistema stellare distante? Risposta: sì, se consideriamo la misurazione in una posizione remota come forma di comunicazione. Ma quando dici Connetti, di solito vuoi sapere qualcosa sul luogo con cui ti stai connettendo. Puoi, ad esempio, mantenere una particella impigliata in uno stato indeterminato, inviarla a bordo di un veicolo spaziale a una stella vicina e dirle di cercare segni di pianeti rocciosi all'interno della zona abitabile di quella stella. Vedendone uno, effettua una misurazione, il che porta al fatto che la tua particella sarà nello stato +1, e in caso contrario, la misurazione mostrerà che la tua particella è nello stato -1.

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Quindi, supponi, una particella sulla Terra dovrebbe essere nello stato -1 quando la misuri, il che indica che la navicella ha trovato un pianeta nella zona abitabile, o nello stato +1, che indica che la navicella ha un pianeta non trovato. Se sai che è stata eseguita una misurazione, puoi effettuare la tua misurazione e conoscere immediatamente lo stato di un'altra particella, anche se dista molti anni luce.

Modello d'onda per elettroni che passano attraverso una doppia fenditura. Se misuri la fenditura attraverso la quale passa l'elettrone, distruggerai il modello di interferenza quantistica.

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Il piano va bene. Ma c'è un problema: l'entanglement funziona solo se chiedi alla particella: in che stato ti trovi? Se metti una particella entangled in un certo stato, rompi l'entanglement e la misurazione sulla Terra sarà completamente indipendente dalla misurazione di una stella lontana. Se hai semplicemente misurato una particella distante (e hai scoperto: +1 o -1), anche la tua misurazione sulla Terra sarà -1 o +1 (rispettivamente) e ti fornirà informazioni su una particella situata ad anni luce di distanza da te. Se immergi una particella nello stato +1 o -1, indipendentemente dal risultato, la tua particella sulla Terra avrà una probabilità del 50% di +1 o -1 e non dirà nulla sulla particella per molti anni luce.

Questa è una delle cose che creano più confusione nella fisica quantistica: l'entanglement può essere utilizzato per ottenere informazioni su un componente di un sistema quando si conosce il suo stato completo e si misura un altro componente (i), ma non per creare e trasferire informazioni da una parte di un sistema entangled a un'altra … Pertanto, non c'è possibilità di comunicazione più veloce della luce.

L'entanglement quantistico è una proprietà straordinaria che possiamo utilizzare per tantissime cose diverse, come un perfetto sistema di crittografia delle informazioni. Ma la comunicazione è più veloce della luce? Per capire perché questo non è possibile, dobbiamo comprendere una proprietà chiave della fisica quantistica: che immergere forzatamente almeno una parte di un sistema entangled in uno stato ti impedisce di ottenere informazioni su questo tuffo misurando il resto del sistema. Come ha sottolineato una volta Niels Bohr, "se la meccanica quantistica non ti ha ancora profondamente scioccato, non l'hai ancora capito".

L'universo gioca a dadi con noi tutto il tempo, con grande dispiacere di Einstein. Anche i nostri migliori tentativi di imbrogliare in questo gioco sono tirati fuori dalla natura.

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