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Una ricerca da premio Nobel apre la strada a nuove tecnologie quantistiche

Per il secondo anno consecutivo, il premio Nobel per la fisica viene assegnato a due scienziati sostenuti dall’UE: stavolta sono stati premiati esperimenti rivoluzionari che utilizzano stati quantici entangled.

Società
Ricerca di base

Alain Aspect e Anton Zeilinger, beneficiari di sovvenzioni del Consiglio europeo della ricerca (CER), hanno vinto il Premio Nobel per la fisica 2022. I due scienziati condividono equamente il premio con un terzo vincitore, John Clauser, per i loro «esperimenti con fotoni entangled, che hanno stabilito la violazione delle disuguaglianze di Bell e hanno aperto la strada alla scienza dell’informazione quantistica». La ricerca indipendente dei tre fisici sull’entanglement quantistico ha aperto la strada a nuove tecnologie basate sull’informazione quantistica. Nella meccanica quantistica, due o più particelle possono esistere in uno stato entangled, in cui ciò che accade a una delle particelle determina ciò che accade all’altra particella indipendentemente dalla loro distanza. Questo fenomeno, conosciuto come entanglement quantistico, era inizialmente considerato impossibile e gli scienziati credevano che esistessero «variabili nascoste» all’opera che influenzavano i risultati delle loro misurazioni. Poi, nel 1964, un fisico di nome John Bell sviluppò una disuguaglianza matematica per dimostrare che le variabili nascoste, in effetti, non esistono. All’inizio degli anni ’70 il fisico americano John Clauser applicò la teoria di Bell. Egli dimostrò che i fotoni in una coppia entangled agivano insieme nonostante fossero fisicamente separati, dimostrando che le variabili nascoste non potevano spiegare gli effetti dell’entanglement quantistico. Tuttavia, anche dopo l’esperimento di Clauser, erano presenti ancora alcune lacune.

Colmare le lacune

Nel 1981 Alain Aspect ha ideato un esperimento che ha risolto un’importante lacuna nel test di Bell. Intrappolando due fotoni a una distanza di 12 metri, è stato in grado di dimostrare che i fotoni effettivamente non comunicano tra loro attraverso variabili nascoste. Il prof. Aspect ha ricevuto supporto per la ricerca basata su questo lavoro pionieristico attraverso il progetto QUANTATOP (Quantum Atom Optics from Entangled Pairs to Strongly Correlated Systems), finanziato dall’UE, che ha stabilito strumenti di base per esperimenti di ottica quantistica, nonché il rilevamento e la manipolazione di un singolo atomo.

Dimostrazione del teletrasporto quantistico

Il prof. Zeilinger ha ampliato l’uso degli stati quantici entangled. Nel 1997 il suo gruppo di ricerca ha dimostrato un fenomeno chiamato teletrasporto quantistico, in cui l’entanglement consente di spostare a distanza uno stato quantistico da una particella all’altra. Grazie al finanziamento del CER attraverso il progetto QIT4QAD (Photonic Quantum Information Technology and the Foundations of Quantum Physics in Higher Dimensions), il prof. Zeilinger ha sviluppato nuove tecnologie per la scienza dell’informazione quantistica, ha dimostrato nuovi concetti per il calcolo quantistico e ha condotto esperimenti fondamentali nella meccanica quantistica. Mariya Gabriel, commissaria europea per l’innovazione, la ricerca, la cultura, l’istruzione e la gioventù, ha dichiarato in un comunicato stampa del CER: «Congratulazioni ai nuovi premi Nobel! Siamo particolarmente felici che Anton Zeilinger e Alain Aspect siano stati finanziati dal Consiglio europeo della ricerca. È stata un’altra bellissima notizia, dopo quella che il premio Nobel di ieri è andato a Svante Pääbo, anch’egli beneficiario di sovvenzioni CER. Sono ora tre, quindi, i vincitori di quest’anno finanziati cospicuamente dall’UE. Investire nei migliori ricercatori e lasciare che seguano la loro curiosità scientifica conviene assolutamente!». La presidentessa del CER, la prof.ssa Maria Leptin, ha commentato: «Sentite congratulazioni ai vincitori! Sia Anton Zeilinger che Alain Aspect hanno ricevuto supporto per la loro rivoluzionaria ricerca dal Consiglio europeo della ricerca. E così ora abbiamo dodici beneficiari di sovvenzioni CER a cui è stato assegnato un premio Nobel. È essenziale dare libero sfogo alle menti più brillanti affinché esplorino le loro idee migliori». Per maggiori informazioni, consultare: progetto QUANTATOP progetto QIT4QAD

Parole chiave

QUANTATOP, QIT4QAD, quantistico, Premio Nobel, fisica, entanglement quantistico, fotone, informazione quantistica, variabile nascosta, Alain Aspect, Anton Zeilinger

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