In un recente studio pubblicato sulla rivista Nature Physics, i ricercatori hanno condotto una serie di intricati esperimenti coinvolgendo fotoni, particelle di luce, per indagare il concetto di “contestualità”, che descrive la dipendenza del comportamento di un sistema quantistico dalle specifiche impostazioni di misurazione. Gli esperimenti miravano a determinare se il comportamento di un sistema quantistico può dipendere da future scelte di misurazione senza disturbare il sistema stesso.
L'innovativo apparato sperimentale del team ha combinato varie tecniche di ottica quantistica all'avanguardia per controllare e manipolare con precisione il comportamento dei singoli fotoni. La configurazione ha permesso ai ricercatori di eseguire due diversi tipi di misurazioni sullo stesso fotone senza influenzarne lo stato quantistico. La prima misurazione prevedeva la distinzione tra due stati di polarizzazione specifici (orizzontale e verticale), mentre la seconda misurazione distingueva tra stati di polarizzazione diagonale. Fondamentalmente, la scelta di quale misurazione eseguire è stata determinata dopo che il fotone era già passato attraverso il primo dispositivo di misurazione.
I risultati sperimentali hanno confermato che il comportamento dei fotoni dipendeva dalla successiva impostazione della misura, dimostrando una contestualità non classica che va oltre la fisica classica. Questa notevole osservazione implica che la scelta delle impostazioni di misurazione future può influenzare il passato o, equivalentemente, che il fotone si comporta come se possedesse la conoscenza del futuro per adattare di conseguenza il suo comportamento.
"Il nostro lavoro è significativo perché fa luce sulla natura fondamentale della teoria quantistica e sul ruolo della contestualità nel determinare i risultati degli esperimenti quantistici", spiega Philip Walther, professore all'IQOQI e all'Università di Vienna, che ha guidato il gruppo di ricerca. "Questo tipo di dipendenza dalla misurazione a livello quantistico mette alla prova la nostra comprensione della nozione di causalità e della natura del tempo in fisica."
I ricercatori sottolineano che le loro scoperte non forniscono alcun mezzo per prevedere effettivamente il futuro o intraprendere viaggi nel tempo. Invece, forniscono informazioni sulla natura profonda e intricata dei fenomeni quantistici e sulla nostra comprensione del comportamento dell’universo su scala più piccola. Sondando i confini della misurazione quantistica e l’interazione di scelte e risultati, questi esperimenti ampliano i confini della conoscenza umana e forniscono un percorso per future esplorazioni nel regno della fisica quantistica fondamentale.
La ricerca innovativa di IQOQI non è solo una ricerca intellettuale, ma riflette anche l’importanza della ricerca di base nel promuovere la nostra comprensione delle regole fondamentali che governano il nostro universo. Investigando le sottili stranezze del mondo quantistico, i fisici contribuiscono al progresso della scienza e gettano le basi per potenziali scoperte tecnologiche che hanno il potere di cambiare la società in modi inaspettati. Man mano che approfondiamo il regno della meccanica quantistica, ci troviamo faccia a faccia con la natura accattivante e imprevedibile della nostra realtà e continuiamo a imparare cosa significa esistere in un universo governato da principi quantistici.
