L’entanglement quantistico è un fenomeno fondamentale della meccanica quantistica che può sembrare un po’ controintuitivo, ma cercherò di spiegarlo in modo semplice.
Spiegazione semplice
Immagina di avere due particelle, ad esempio due elettroni, che sono state in qualche modo “intrecciate” tra loro. Ciò significa che lo stato quantistico di entrambe le particelle è correlato in un modo particolare.
Ora, secondo la meccanica quantistica, le particelle non hanno uno stato definito fino a quando non vengono misurate. Quindi, finché non misuriamo lo stato di una particella, essa si trova in uno stato di sovrapposizione quantistica, ovvero può essere in più stati contemporaneamente con diverse probabilità.
Quando misuriamo lo stato di una delle particelle entangled, qualcosa di interessante accade. La misurazione istantaneamente “collassa” lo stato quantistico della particella in un valore definito. Ma ciò che rende l’entanglement così peculiare è che la misurazione di una particella collassa anche lo stato quantistico dell’altra particella in un modo correlato, anche se le particelle possono essere distanziate anche a distanze enormi.
In sintesi, l’entanglement quantistico è un fenomeno in cui due particelle sono legate in modo che le misurazioni su una particella influenzino istantaneamente lo stato dell’altra particella, indipendentemente dalla loro distanza. Questa correlazione quantistica è una caratteristica fondamentale della meccanica quantistica e porta a effetti che sfidano la nostra intuizione sulla natura del mondo.
Questo significa che le particelle entangled condividono una correlazione quantistica che non dipende dalla distanza tra loro. Qualsiasi misurazione effettuata su una particella influenzerà istantaneamente lo stato dell’altra particella, indipendentemente dalla loro separazione spaziale. Questo fenomeno è stato chiamato “spooky action at a distance” da Einstein.
Spiegazione matematica
Consideriamo due particelle, chiamate A e B, che possono essere nello stato di spin “su” o “giù”. Possiamo rappresentare gli stati delle due particelle come una combinazione lineare dei loro possibili stati:
|A> = α|su> + β|giù>
|B> = γ|su> + δ|giù>
Dove α, β, γ e δ sono coefficienti complessi che rappresentano le probabilità di trovare ciascuna particella nello stato “su” o “giù”.
Supponiamo che le due particelle siano in uno stato entangled, il che significa che i loro stati quantistici sono correlati. Possiamo rappresentare lo stato quantistico dell’intero sistema delle due particelle come:
|AB> = (αγ|su su> + αδ|su giù> + βγ|giù su> + βδ|giù giù>)
Notiamo che in questo stato quantistico, le quattro combinazioni di spin delle due particelle sono tutte presenti contemporaneamente, con probabilità associate ai coefficienti α, β, γ e δ.
Supponiamo ora che misuriamo lo stato di A e troviamo che è nello stato “su”. Questa misurazione “collassa” lo stato quantistico del sistema, e il suo stato diventa:
|AB> = (αγ|su su>)
Quello che è interessante è che, a seguito di questa misurazione, anche lo stato di B cambia istantaneamente, anche se le particelle possono essere separate da una grande distanza. Quindi, misurando lo stato di A, sappiamo immediatamente che lo stato di B sarà “su”, anche se non l’abbiamo ancora misurato.
Questo è solo un esempio semplificato per illustrare il concetto di entanglement quantistico e come le misurazioni su una particella influenzino istantaneamente lo stato di un’altra particella correlata. Nella pratica, gli esperimenti di entanglement possono coinvolgere stati quantistici più complessi e una matematica più dettagliata, ma spero che questo esempio semplificato ti aiuti a comprendere l’idea di base dell’entanglement quantistico.
L’entanglement quantistico è stato confermato sperimentalmente in numerosi esperimenti, ed è alla base di tecnologie emergenti come la crittografia quantistica e la computazione quantistica.
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