Osservato per la prima volta l'entanglement tra miliardi di elettroni

La meccanica quantistica studia oggetti e interazioni a scale così piccole da essere fuori dalla nostra comprensione. Alcuni fisici sono riuscita a far passare miliardi di elettroni "entangled" attraverso una pellicola metallica. L'entanglement è uno dei fenomeni quantistici più strani e nessuno l'aveva mai osservato su scale così grandi.

La pellicola è fatta di un misto di itterbio, rodio e silicio; ed è un metallo strano, cioè non si comporta come previsto a basse temperature. L'entanglement è un fenomeno che avviene tra due particelle che sono rimaste legate e continueranno a influenzarsi anche a distanza; può essere utilizzato per "teletrasportare" delle particelle.

"Con i metalli strani, abbiamo un relazione inusuale tra resistenza elettrica e temperatura," dice il fisico Silke Buhler-Paschen dell'Università di Vienna. "A differenza dei metalli come rame o ora, questa non sembra dovuta al movimento termico degli atomi, ma alle fluttuazioni quantistiche intorno allo zero assoluto."

Queste fluttuazioni rappresentano una transizione di fase quantistica; un punto tra due stati quantistici, in modo simile al passaggio tra solido, liquido e gassoso nella fisica classica. Il team ha affermato che una cascata di elettroni è la miglior evidenza del legame tra transizione di fase e entanglement.

"Quando pensiamo all'entanglement, pensiamo a cose piccole," dice il fisico Qimiao Si, della Rice University. "Non l'associamo ad oggetti macroscopici. Ma dopo una transizione di fase, le particelle agiscono collettivamente e abbiamo la possibilità di vedere l'effetto dell'entanglmente, anche in una pellicola metallica che contiene miliardi di oggetti quantistici."

L'esperimento di Buhler-Paschen, Si e gli altri colleghi è incredibilmente complesso da molti punti di vista: dalla complicata sintesi del metallo strano fino alla spettroscopia a terahertz richiesta per l'osservazione.

"Se non vediamo niente di collettivo, il punto critico deve appartenere a qualche altro tipo di fenomeno. Ma se vediamo qualcosa di singolare, come abbiamo fatto, è un'evidenza diretta del legame tra entanglement e transizione di fase," spiega Si.

Questa scoperta potrebbe portare enormi vantaggi in diversi ambiti: dall'informatica quantistica allo studio di materiali superconduttori. I fisici avevano ipotizzato un legame tra entanglement e transizioni di fase quantistica ma non era mai stato osservato prima.