Le correlazioni classiche fanno parte della nostra vita quotidiana. Ad esempio, se ci si mette sempre un paio di calzini dello stesso colore e forma, guardare il colore o la forma di un calzino determina il colore o la forma del suo paio. Ancora di più, osservando il colore e la forma di un calzino e possiamo conoscere contemporaneamente il colore e la forma dell'altro.

Nel regno quantistico, Il principio di indeterminazione di Heisenberg afferma che misurare accuratamente una coppia di proprietà di un atomo pone un limite alla precisione della misurazione che si può ottenere sulle stesse proprietà di un altro atomo. Perciò, se si dice che i calzini sono impigliati, osservare il colore di un calzino ci permetterebbe di prevedere il colore dell'altro. Però, se osserviamo anche la forma del calzino, questo "disturberebbe" il colore, rendendolo completamente imprevedibile in una certa misura. Questa strana "sincronizzazione" tra le particelle è definita come entanglement quantistico, ed è una delle caratteristiche intrinseche del mondo quantistico.

In natura, esiste una forma molto più strana delle cosiddette correlazioni non locali, che si manifestano con alcuni stati di entanglement tra particelle atomiche. Facendo le assunzioni minime che le proprietà degli oggetti (forma/colore) esistono indipendentemente dalla nostra conoscenza di essi, e che le informazioni non possono propagarsi istantaneamente, si trova che la fisica quantistica può generare correlazioni incompatibili con questi due principi apparentemente ragionevoli.

Sebbene estremamente affascinante da studiare, queste correlazioni non locali sono molto difficili da caratterizzare in sistemi composti da molte particelle per tre ragioni. Primo, le correlazioni classiche sono matematicamente molto complesse da studiare; secondo, gli stati quantistici a molti corpi sono molto complessi da descrivere a causa della crescita esponenziale dei loro stati descritti; e, Terzo, le tecniche sperimentali attualmente disponibili sono piuttosto limitate, vincolare le misurazioni che possono essere eseguite in laboratorio. Per esplorare il ruolo delle correlazioni non locali nei sistemi quantistici a molti corpi, bisogna quindi affrontare questi tre problemi contemporaneamente.

In un recente articolo pubblicato su Revisione fisica X , un team di scienziati dell'MPQ di Monaco di Baviera, ICFO a Barcellona, L'Università di Innsbruck e il Centro di fisica teorica dell'Accademia polacca delle scienze hanno proposto un semplice test per studiare le correlazioni non locali nei sistemi quantistici a molti corpi. Hanno studiato se le correlazioni non locali appaiono nei sistemi naturali come stati fondamentali di alcune Hamiltoniane di spin, come gli elettroni (descritti dal loro grado di libertà di spin) in un sistema di una dimensione spaziale. Combinando risultati numerici e analitici, hanno mostrato che alcune Hamiltoniane che sono state studiate dai fisici per alcuni decenni hanno uno stato di energia minima che può mostrare correlazioni non locali.

Come primo autore, Jordi Tura, ha commentato, "Forniamo una serie di strumenti per studiare un problema che è sempre stato complicato da solo. Le tecniche che abbiamo sviluppato sono molto più semplici delle precedenti. Se volessi implementarle in laboratorio, dovresti solo assicurarti che il sistema sia preparato in uno stato di energia sufficientemente bassa."

I risultati fanno luce su questo affascinante problema, speriamo di innescare ulteriori progressi nella nostra comprensione della non località nei sistemi quantistici a molti corpi.