Tao magazine Ultime da TaoMagazine

Entanglement: ora tocca al momento angolare dei fotoni

0 Commenti
3452

Un altro interessante articolo sull'entanglement.

La misteriosa azione a distanza tra le particelle, prevista dalla meccanica quantistica che faceva perdere il sonno ad Einstein è una realtà sperimentale da alcuni anni. Ora il gruppo di ricerca di Anton Zeilinger, uno dei pionieri degli studi sperimentali in questo campo, ha messo a punto una metodica per stabilire un entanglement tra il momento angolare orbitale di due fotoni, migliorando notevolmente i risultati precedenti nello stesso campo

L'entanglement, cioè la correlazione a distanza tra due particelle o due stati quantistici opportunamente preparati, è stato a lungo uno dei paradossi più dibattuti nella comunità dei fisici, e quando è stato finalmente dimostrato sperimentalmente, i laboratori di tutto il mondo hanno fatto a gara per ottenere risultati sempre più convincenti. L'ultimo in ordine di tempo è quello riportato su “Science”, in cui si è riusciti a produrre l'entanglement tra il momento angolare orbitale di due fotoni.

 

Autori dell'esperimento dal risultato innovativo sono stati fisici dell'Università di Vienna diretti da Anton Zeilinger, uno dei pionieri degli studi sperimentali in questo campo. Secondo gli scienziati austriaci, il risultato aprirebbe la strada alla sperimentazione dell'entanglement anche per oggetti macroscopici, e in prospettiva potrebbe essere assai utile per applicazioni nella tecnologia dei sensori e del calcolo quantistico.

L'entanglement è uno dei fenomeni più paradossali della meccanica quantistica. Quest'ultima infatti prevede che le grandezze fisiche associate a due particelle opportunamente preparate possano correlarsi in modo da influenzarsi vicendevolmente anche a distanza e senza che tra di esse sia intercorsa alcuna comunicazione fisica. Un "entanglement classico" spesso utilizzato come esempio è quello del paio di guanti. Se usciamo al mattino e ci accorgiamo a un certo punto che abbiamo con noi solo il guanto sinistro sappiamo che quello dimenticato a casa – il "guanto entangled" – è il destro, o viceversa. Allo stesso modo, se si effettua una misurazione su una particella e otteniamo un certo valore, possiamo sapere istantaneamente il valore della grandezza entangled, della seconda particella, anche se questa è stata posta a una distanza arbitraria. 

La principale differenza con il caso classico è che la grandezza non ha un valore definito fino alla misurazione, che fa collassare la funzione d'onda associata non solo della particella vicina ma anche di quella lontana. Il tutto avviene “istantaneamente” anche a distanze enormi, senza che vi sia un plausibile mezzo fisico di "comunicazione" tra le due particelle. Proprio questo aspetto turbava Einstein, che battezzò l'entanglement "fantasmatica azione a distanza". Per contro, il guanto destro è sempre rimasto destro e il sinistro è sempre rimasto sinistro: in questo caso non c'è bisogno che i due guanti si comunichino vicendevolmente la loro "chiralità" quando ci accorgiamo della dimenticanza. 

 

Per quanto paradossale possa essere per la nostra comprensione, l'entanglement è una realtà sperimentale da alcuni anni: la maggior parte dei risultati è stata ottenuta correlando gli stati di polarizzazione dei fotoni. In quest'ultimo caso, ovvero l'esperimento di Zeilinger e colleghi, si è usato – anche se non per la prima volta - il momento angolare orbitale, una proprietà abbastanza sfuggente per i quanti di luce. Se si pensa a un'onda elettromagnetica, conferire un momento angolare orbitale ai fotoni significa far sì che il fronte d'onda, mentre si muove, ruoti intorno alla direzione di propagazione.

In termini di teoria quantistica, invece, il fotone ha un momento angolare con due componenti, corrispondenti a due gradi di libertà rotazionali indipendenti: una componente di spin, associata alla polarizzazione, e una componente orbitale (OAM). Quest'ultima può assumere solo valori discreti, indicati dai valori interi del numero quantico "l". Le capacità di manipolazione dell'entanglement degli sperimentatori si misurano in questo caso con la differenza tra il numeri quantici angolari dei due fotoni, che finora non poteva superare il valore 20.

La nuova metodica sperimentale introdotta dal gruppo di Zeilinger consente di superare enormemente questo limite, poiché arrivara a produrre coppie di fotoni con una differenza tra i due numeri quantici anche molto elevata, fino a 600. E in linea di principio, non esiste un limite superiore.

Proprio questa differenza elevata tra i momenti angolari dei fotoni entangled aprirebbe la strada a nuove tecniche di rilevazione molto sensibili, applicabili per esempio nell'imaging di sistemi biologici microscopici. Un'altra possibile applicazione è quella del calcolo quantistico, grazie possibilità di correlare una grandezza alternativa rispetto allo stato di spin o di polarizzazione.

fonte: http://www.lescienze.it/news/2012/11/07/news/entanglement_fotoni_momento_angolare_orbitale-1353576/?refresh_ce

5.0
Ultima modifica: 12 ottobre, 2015
Articoli correlati: 2023 Un anno fotonico per Taopatch® Il Giornale di Vicenza, Fotoni e nanotecnologie per la lotta alla Sclerosi Multipla Dimostrato l'entanglement per quattro fotoni Risolto il paradosso delle traiettorie surreali dei fotoni
chiralità entanglement fotoni oam Zeilinger

Nessun commento ancora...

dispiace solo registrati e loggati possono inviare commenti. Accedi o registrati.