In un futuro "quantistico", quale navicella distruggerà l'altra?

Nella meccanica quantistica è presente la superposizione, una particolare circostanza in cui le particelle sembrano trovarsi in due o più luoghi(o stati) contemporaneamente. Ora, un gruppo internazionale di fisici ha dimostrato che le particelle non sono gli unici oggetti che possono esistere in questo stato, ma persino il tempo stesso.

"La sequenza degli eventi può diventare meccanica quantistica", ha affermato il coautore Igor Pikovski, fisico del Center for Quantum Science and Engineering presso Stevens Institute of Technology. "Abbiamo esaminato l'ordine temporale quantistico in cui non esiste alcuna distinzione tra un evento che causa l'altro o viceversa".

Il lavoro è tra i primi a rivelare le proprietà quantistiche del tempo, in cui coesistono causa ed effetto in entrambe le direzioni temporali.

Per mostrare questo scenario, Pikovski e colleghi hanno unito due teorie apparentemente contrastanti, la meccanica quantistica e la relatività generale, per condurre un esperimento di Gedanken, un modo di usare l'immaginazione per indagare sulla natura delle cose. Il team, composto da Pikovski, Magdalena Zych, Fabio Costa e Caslav Brukner, ha iniziato ponendo la domanda "che cosa misurerebbe un orologio se fosse influenzato da un oggetto enorme in uno stato di sovrapposizione quantistica, cioè vicino e lontano allo stesso tempo?"

Secondo la relatività generale, la presenza di un oggetto enorme rallenta il flusso del tempo, in modo tale che un orologio posizionato vicino a un oggetto massiccio procederà più lentamente rispetto a uno identico che è più lontano.

Per capire meglio, immaginiamo un paio di astronavi che si allenano per una missione. Gli viene chiesto di spararsi a vicenda in un determinato momento e di schivare in un altro momento, per cui ogni nave conosce l'ora esatta in cui sparare e quando schivare. Solo se una delle due navi sparasse troppo presto, distruggerebbe l'altra, e questo stabilirebbe un inconfondibile ordine degli eventi.

Tuttavia, se qualcuno potesse posizionare un oggetto sufficientemente massiccio, per esempio un pianeta, più vicino a una nave, rallenterebbe il suo flusso di tempo. Di conseguenza, questa nave schiverebbe il fuoco troppo tardi, anche posto che l'altra sparasse all'ora esatta, e sarebbe comunque distrutta.

La meccanica quantistica complica la questione. Quando si posiziona il pianeta in uno stato di sovrapposizione vicino a una nave o all'altra, entrambi possono essere distrutti o sopravvivere contemporaneamente. La "sequenza degli eventi" esiste in uno stato di sovrapposizione, in modo tale che ogni astronave distrugga simultaneamente l'altra.

Gli autori illustrano per la prima volta come può verificarsi questo scenario quantistico e come può essere verificato. "Spostare i pianeti è difficile", ha detto Pikovski. "Ma immaginarlo ci ha aiutato a esaminare un aspetto quantistico del tempo che prima era sconosciuto."