(Phys.org)—In un nuovo studio, i fisici hanno mostrato un modo per stabilire un vero entanglement tra due particelle identiche, un argomento che è stato dibattuto fino ad ora. I risultati forniscono una migliore comprensione della natura fondamentale dell'entanglement tra particelle identiche e hanno potenziali applicazioni nell'elaborazione delle informazioni quantistiche.

Una delle tante strane caratteristiche dell'entanglement quantistico è che, se due particelle sono identiche, quindi sembrano automaticamente essere impigliati. In questo caso, "identico" significa che le particelle sono dello stesso tipo, ad esempio, due fotoni qualsiasi sono considerati identici perché non c'è modo di distinguere un particolare fotone da un altro.

Questo tipo di coinvolgimento, che i fisici chiamano "entanglement dovuto all'indistinguibilità, " nasce a causa del modo standard in cui vengono etichettate le particelle identiche. Sebbene le particelle siano identiche, i fisici assegnano loro etichette diverse per distinguerli. A causa del modo in cui viene determinato l'entanglement, rispetto alle loro etichette, particelle identiche sembrano inevitabilmente essere impigliate.

Sebbene questo tipo di entanglement sia diverso dall'entanglement tra particelle non identiche, c'è disaccordo tra i fisici su cosa sia esattamente e se sia utile o meno per le applicazioni. In un punto di vista, l'entanglement regge anche per particelle distanti ma non può essere sfruttato per l'uso pratico. Sotto un altro punto di vista, l'entanglement è semplicemente un artefatto dell'etichettatura e non dovrebbe essere considerato affatto un entanglement.

Idealmente, un modo appropriato per risolvere il dibattito sarebbe quello di investigare l'entanglement tra particelle identiche usando un processo chiamato decomposizione di Schmidt, che è comunemente usato per studiare l'entanglement tra particelle non identiche. Sfortunatamente, La decomposizione di Schmidt non si applica a particelle identiche in modo semplice, e il suo uso in questo settore è stato controverso e impreciso, dando risultati ovviamente errati per particelle identiche.

Il risultato principale del nuovo studio è che i fisici hanno generalizzato la decomposizione di Schmidt in modo che possa essere applicata sia a particelle identiche che a particelle non identiche.

"I risultati mostrano che l'entanglement tra particelle identiche non è semplicemente un artefatto matematico, ma quello, a determinate condizioni, l'intreccio dovuto all'indistinguibilità è vero entanglement fisico, " coautore Rosario Lo Franco dell'Università di Palermo, Italia, detto Phys.org .

Quando applicato a due qubit identici, il metodo mostra che, in determinate situazioni, le particelle possono essere fisicamente impigliate solo se molto vicine, e non quando sono spazialmente separati come appariva in precedenza.

"La chiave del risultato è stata quella di eliminare la pratica standard di assegnare etichette a particelle identiche, e invece descrivere semplicemente le particelle in termini dei loro stati, ", ha affermato il coautore Giuseppe Compagno dell'Università di Palermo.

I ricercatori hanno anche scoperto un risultato alquanto sorprendente per i qutrit, particelle a tre livelli che sono rilevanti per la memorizzazione di informazioni quantistiche, che contrasta con un risultato precedente utilizzando un metodo diverso. I ricercatori hanno affermato che questa differenza richiede ulteriori indagini.

Globale, i fisici si aspettano che il metodo fornisca un nuovo tipo di risorsa di entanglement per le applicazioni.

"Nel caso in cui le funzioni d'onda delle particelle si sovrappongano, l'entanglement dovuto unicamente all'indistinguibilità e svelato direttamente dalla decomposizione di Schmidt può essere utilizzato operativamente nei protocolli di elaborazione dell'informazione quantistica, "Lo Franco ha detto. "Questo risultato può richiedere prima una separazione delle particelle identiche ottenute con le cosiddette procedure di estrazione".

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