Finalmente abbiamo l'entanglement tra due oggetti molto diversi tra loro

Un team di ricercatori del Niels Bohr Institute, dedicato ad uno dei padri della meccanica quantistica, è riuscito a collegare, tramite entanglement, due oggetti molto diversi tra loro. Il risultato ha delle applicazioni nella comunicazione quantistica e nella costruzione di sensore ultra precisi.

L'entanglement è una delle proprietà più strane del mondo quantistico: avviene quando due oggetti interagiscono fino a comportarsi come se fossero uno solo, in particolare ogni componente risente dei cambiamenti dell'altro istantaneamente.

Questo fenomeno è alla base dei tentativi di comunicazione quantistica e dei sensori che cercano di sfruttare le proprietà del mondo quantistico per ottenere misure ultra precise. Fino ad ora i ricercatori erano riusciti a collegare piccole particelle, come elettroni o fotoni, anche per distanze molto grandi e un grande numero di oggetti, ma questa è la prima volta che avviene tra due corpi così diversi tra di loro e così grandi.

I ricercatori hanno creato l'entanglement tra una oscillatore meccanico, una membrana vibrante, e una nuvola di atomi, ognuno descrivibile come un piccolo magnete detto spin. Questo straordinario legame tra due entità così diverse è stato possibile grazie ai fotoni, che hanno collegato la membrana agli atomi.

Il professor Eugene Polzik, leader del team, ha affermato: "Con questa nuova tecnica, siamo sulla strada per ampliare le possibilità di entanglement. Più grandi sono gli oggetti, più lontanti sono, più diversi sono e più è interessante l'entanglement che ne deriva, sia da un punto di vista teorico che applicativo. Con questo nuovo risultato, l'entanglement tra due oggetti molto diversi è diventato possibile."

Generalmente la correlazione tra il moto di due oggetti, come la membrana e la nuvola di atomi, è limitato dal cosidetto "zero-point motion", il moto residio di tutto la materia, che avviene anche allo zero assoluto. Questo limita la conoscenza che possiamo avere di ogni sistema.

Nel loro esperimento, il team di Polzik ha creato l'entanglement, il che significa che i due corpi hanno un moto correlato con una precisione migliore dello zero-point motion. Come dice Michal Parniak, un membro del team, la meccanica quantistica è un arma a doppio taglio, da una parte ci fornisce grandi tecnologie ma limita fortemente la precisione delle misure che possiamo effettuare.

Una delle prospettive più interessanti dell'aver creato l'entanglement tra oggetti diversi è nei sensori quantistici (come questo radar quantistico). Oggetti diversi hanno delle diverse sensibilità rispetto alle forze esterne. Ad esempio, un oscillatore meccanico può essere utilizzato come accelerometro mentre gli atomi possono misurare i campi magnetici. Quando solo uno dei due oggetti, in un sistema entangled, è soggetto alla perturbazione esterna, l'entanglement permette di effettuare delle misure con una sensibilità che non viene limitata dal zero-point motion.

Una possibile applicazione è negli interferometri che misurano le onde gravitazionali come LIGO e Virgo. Le misure avvengono grazie a dei laser che vengono riflessi da specchi, tuttavia le fluttuazioni di punto-zero limitano la precisione della misura, rendendo difficile rilevare segnali estremamente deboli. Il risultato del team di Polzik potrebbe risolvere questo problema.