Il gruppo di ricerca guidato a Vienna da Anton Zeilinger ha raggiunto una nuova pietra miliare nella storia della fisica quantistica: gli scienziati sono stati in grado di generare e misurare l’intreccio dei più grandi numeri quantici fino ad oggi. A tal fine, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo metodo relativo allo stato di entanglement di singoli fotoni che roteano in direzioni opposte. Questo risultato è un primo passo verso l’implicazione della realtà quantistica anche nel macroscopico, di oggetti spazialmente separati in due direzioni diverse. I ricercatori del Centro Quantum Science and Technology (VCQ), situato presso l’Università di Vienna, e l’Istituto di Ottica quantistica e informazione quantistica (IQOQI) presso l’Accademia Austriaca delle Scienze, sono stati in grado di ottenere i loro risultati pionieristici che hanno pubblicato sulla celebre rivista scientifica Science.
La fisica quantistica è di solito considerata come la teoria relativa ad oggetti estremamente leggeri, come atomi o fotoni, o di unità eccezionalmente piccole, vale a dire estremamente piccoli numeri quantici. Uno dei fenomeni più affascinanti della fisica quantistica è quello dell’ entanglement. I quanti di luce in stato di entanglement si comportano con la peculiarità di essere in grado di influenzare l’un l’altro, anche quando sono separati nello spazio. La questione se o meno lo stato di entanglement sia limitato a al micro mondo delle particelle si avvicinò già agli albori della fisica quantistica. Ora, il gruppo di Vienna ha fatto il primo passo per testare il fenomeno dell’entanglement quantistico attraverso la meccanica roteante dei fotoni. Per capire il meccanismo prendiamo come esempio la meccanica di una “pattinatrice quantistica” che avrebbe la straordinaria capacità di eseguire una piroetta in senso orario e in senso antiorario contemporaneamente. Non solo, ma anche che la direzione delle sue rotazioni fosse correlata con le piroette di un altro pattinatore, con lei collegata tramite lo stato di entanglement, anche se i due ballerini volteggiano sul ghiaccio lontani l’una dall’altro, in piste di pattinaggio situate una al capo del mondo e l’altra dalla parte opposta. Più è veloce la piroetta quantica dei due pattinatori, più grande è il numero quantico del loro senso di rotazione, cosiddetto momento angolare . “Nel nostro esperimento, abbiamo messo in stato di entanglement il più grande numero quantico di ogni tipo di particelle mai misurato,” dichiara Zeilinger sorridendo.
The Vienna research team led by Anton Zeilinger has achieved a new milestone in the history of quantum physics: The scientists were able to generate and measure the entanglement of the largest quantum numbers to date. To this end, the researchers developed a new method for entangling single photons which gyrate in opposite directions. This result is a first step towards entangling and twisting even macroscopic, spatially separated objects in two different directions. The researchers at the Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ), situated at the University of Vienna, and the Institute for Quantum Optics and Quantum Information (IQOQI) at the Austrian Academy of Sciences have were able to get their pioneering results published in the current issue of the renowned scientific journal Science.
Quantum physics is usually considered to be the theory of extremely lightweight objects, such as atoms or photons, or of exceptionally small units, namely very small quantum numbers. One of the most fascinating phenomena of quantum physics is that of entanglement. Entangled quanta of light behave as if able to influence each other – even as they are spatially separated. The question of whether or not entanglement is limited to tiny objects or very small quantum numbers came up already in the early days of quantum physics. Now, the Vienna group has taken the first step for testing quantum mechanical entanglement with rotating photons. To illustrate, a quantum mechanical figure skater would have the uncanny ability to pirouette both clockwise and counter-clockwise simultaneously. Moreover, the direction of her rotations would be correlated with the twirls of another, entangled, skater – even if the two ice dancers whirl far removed from each other, in ice rinks on different continents. The faster the two quantum skaters pirouette, the larger is the quantum number of their rotation direction, the so-called angular momentum. “In our experiment, we entangled the largest quantum numbers of any kind of particle ever measured,” declares Zeilinger with a wry smile.
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