Scienziati dell'Università del Queensland in Australia hanno dimostrato che, in termini di meccanica quantistica, due eventi diversi possono precedersi simultaneamente. La scomposizione della relazione causale è stata dimostrata utilizzando la polarizzazione dei fotoni in un interferometro. Questo è riportato da Science.
Nel corso dello studio, i fisici hanno fatto passare i fotoni attraverso un interferometro, un dispositivo con il quale un raggio di radiazione elettromagnetica è diviso in più fasci che attraversano diversi percorsi ottici (A e B). Alla fine, i due raggi si uniscono e si sovrappongono, provocando un'interferenza. Il setup è stato assemblato in modo tale che, con polarizzazione verticale, il fotone sceglierà il percorso sinistro, quindi tornerà indietro e colpirà il lato destro dell'interferometro. Con la polarizzazione orizzontale, la particella va prima lungo il percorso a destra e poi lungo il percorso a sinistra.
Tuttavia, con la polarizzazione diagonale, l'onda quantistica che descrive la posizione del fotone "si divide", muovendosi lungo entrambi i percorsi simultaneamente. I componenti polarizzati verticalmente e orizzontalmente seguono prima il proprio percorso, tornano indietro e vanno al percorso adiacente. Pertanto, entrambi i componenti passano lungo ciascun percorso contemporaneamente, ovvero il fotone sembra percorrere entrambi i percorsi contemporaneamente. Alla fine di ogni percorso, il fotone si divide di nuovo, con un componente che ritorna e l'altro esce dal setup.
Layout / immagine dell'esperimento: Arxiv.org
In questo caso, è molto difficile determinare quale evento precede l'altro: o il ritorno delle componenti polarizzate all'inizio dei percorsi crea la comparsa del passaggio di un fotone lungo A e B simultaneamente (il fotone passa prima lungo un percorso, e poi lungo l'altro), oppure la scissione di un fotone "biforcato" in alla fine di ciascuno dei percorsi provoca un ritorno una tantum dei componenti all'inizio di ogni percorso (e quindi il fotone viaggia effettivamente lungo entrambi i percorsi simultaneamente).
Per risolvere questo problema, gli scienziati hanno condotto una serie di esperimenti, inserendo ogni volta nell'installazione lenti aggiuntive, che modificano la distribuzione spaziale del fascio di luce. Ciò consente di modificare la polarizzazione del fotone nel momento in cui le onde quantistiche sono nuovamente sovrapposte l'una sull'altra. Se ogni fotone nel raggio ha attraversato prima un percorso e poi un altro, la polarizzazione finale del fotone deve corrispondere a un certo valore. Tuttavia, i ricercatori hanno scoperto che era impossibile determinare sperimentalmente quale evento causa effettivamente l'altro. In altre parole, entrambi i processi sono causa ed effetto l'uno dell'altro.
