Simulare un “viaggio indietro nel tempo” con le particelle

Simulare i viaggi nel tempo può aiutare a risolvere problemi sperimentali che sembrano impossibili da affrontare con la fisica classica.

No, non si tratta di una macchina del tempo. Un team di ricercatori dell’Università di Cambridge ha dimostrato che, sfruttando un fenomeno quantistico noto come entanglement, è possibile simulare cosa accadrebbe se fosse possibile viaggiare indietro nel tempo. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Physical Review Letters. Ecco un esempio per chiarire meglio il concetto: immaginate di voler inviare un regalo a qualcuno. Dovete spedirlo il primo giorno per assicurarvi che arrivi il terzo giorno. Tuttavia, ricevete la lista dei desideri di quella persona solo il secondo giorno. In questo scenario, è impossibile sapere in anticipo cosa il destinatario desidera e, quindi, essere sicuri di inviare il regalo giusto. Qui entra in gioco la meccanica quantistica.

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Cosa è e come hanno usato la correlazione quantistica

Ora immaginate di poter cambiare ciò che inviate il primo giorno utilizzando le informazioni della lista dei desideri ricevute il secondo giorno. La simulazione usa l’entanglement per mostrare come potreste cambiare retroattivamente le vostre azioni precedenti per garantire che il risultato finale sia quello desiderato. L’entanglement consiste in forti correlazioni tra particelle quantistiche. Se due particelle sono abbastanza vicine da interagire, possono rimanere connesse anche quando sono separate.

Nella proposta dei ricercatori, uno sperimentatore “entangla” due particelle. La prima particella viene quindi utilizzata in un esperimento. Dopo aver ottenuto nuove informazioni, lo sperimentatore manipola la seconda particella per alterare lo stato passato della prima particella, cambiando l’esito dell’esperimento. La simulazione ha una probabilità del 75% di fallire, ma almeno ce ne si accorge subito. Se restiamo nell’analogia del regalo, infatti, una volta su quattro il regalo sarà quello desiderato, ad esempio un paio di pantaloni, mentre le altre volte sarà un paio di pantaloni della taglia sbagliata, o del colore sbagliato, oppure sarà una giacca.

Per dare rilevanza al loro modello nelle tecnologie, i teorici lo hanno collegato alla metrologia quantistica. In un comune esperimento di metrologia quantistica, i fotoni (quanti di luce) vengono indirizzati su un campione e poi registrati con una speciale telecamera. Se questo esperimento deve essere efficiente, i fotoni devono essere preparati in un certo modo prima di raggiungere il campione. I ricercatori hanno dimostrato che, anche se si scopre come preparare al meglio i fotoni solo dopo che hanno raggiunto il campione, si possono utilizzare simulazioni di viaggi temporali per cambiare retroattivamente i fotoni originali.

Per contrastare l’alta probabilità di fallimento, i teorici propongono di inviare un gran numero di fotoni entangled, sapendo che alcuni trasporteranno infine le informazioni corrette aggiornate. Poi utilizzerebbero un filtro per assicurarsi che i fotoni giusti passino alla telecamera, mentre il filtro respinge gli altri fotoni. Riprendendo l’analogia dei regali, supponiamo che inviare regali sia economico e possiamo spedire molti pacchi il primo giorno. Il secondo giorno sappiamo quale regalo avremmo dovuto inviare. Entro il terzo giorno, un regalo su quattro sarà corretto e li selezioneremo dicendo al destinatario quali pacchi scartare.

Fonti: PRL, Cambridge.

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