L'"azione spettrale a distanza" di Einstein persiste anche ad elevate accelerazioni, i ricercatori dell'Accademia austriaca delle scienze e dell'Università di Vienna hanno potuto mostrare in un nuovo esperimento. Una fonte di coppie di fotoni entangled è stata esposta a un enorme stress:l'entanglement dei fotoni è sopravvissuto alla caduta in una torre di caduta e a 30 volte l'accelerazione gravitazionale della Terra in una centrifuga. Questo è stato riportato nell'ultimo numero di Comunicazioni sulla natura . L'esperimento aiuta ad approfondire la nostra comprensione della meccanica quantistica e allo stesso tempo fornisce risultati preziosi per gli esperimenti quantistici nello spazio.

La teoria della relatività di Einstein e la teoria della meccanica quantistica sono due importanti pilastri della fisica moderna. Sulla via del raggiungimento di una "Teoria del Tutto, " queste due teorie devono essere unificate. Questo non è stato raggiunto ad oggi, poiché i fenomeni di entrambe le teorie difficilmente possono essere osservati contemporaneamente. Un tipico esempio di fenomeno della meccanica quantistica è l'entanglement:ciò significa che la misurazione di una di una coppia di particelle luminose, cosiddetti fotoni, definisce immediatamente lo stato dell'altra particella, indipendentemente dalla loro separazione. Le accelerazioni elevate, d'altra parte, possono essere meglio descritte dalla teoria della relatività. Ora per la prima volta, le tecnologie quantistiche ci consentono di osservare questi fenomeni contemporaneamente:la stabilità dell'entanglement quantomeccanico delle coppie di fotoni può essere testata mentre i fotoni subiscono un'accelerazione relativisticamente rilevante.

L'entanglement quantistico si dimostra estremamente robusto

I ricercatori dell'Istituto viennese di ottica quantistica e informazione quantistica (IQOQI) dell'Accademia austriaca delle scienze (OeAW) e dell'Università di Vienna hanno ora studiato per la prima volta sperimentalmente quest'area di ricerca. Potrebbero mostrare nel loro esperimento che l'entanglement tra i fotoni sopravvive anche quando la sorgente di coppie di fotoni entangled, inclusi i rilevatori, sta sperimentando una caduta libera o viene accelerata con 30 g, questo è, 30 volte l'accelerazione della Terra. Così facendo, i ricercatori viennesi hanno stabilito sperimentalmente un limite superiore al di sotto del quale non vi è alcun degrado della qualità dell'entanglement.

Importante per gli esperimenti quantistici con i satelliti

"Questi esperimenti aiuteranno a unificare le teorie della meccanica quantistica e della relatività, "dice Rupert Ursin, capogruppo presso IQOQI Vienna. La robustezza dell'entanglement quantistico anche per sistemi fortemente accelerati è cruciale anche per gli esperimenti quantistici nello spazio. "Se l'intreccio fosse troppo fragile, gli esperimenti quantistici non potrebbero essere condotti su un satellite o su un veicolo spaziale accelerato o solo in un raggio molto limitato, " esemplifica Matthias Fink, primo autore della pubblicazione.

12 metri di altezza di caduta e 30 g

Per dimostrare la robustezza dell'entanglement quantistico, il fisico quantistico Matthias Fink e i suoi colleghi hanno montato una sorgente di coppie di fotoni intrappolati nella polarizzazione in una cassa che è stata inizialmente fatta cadere da un'altezza di 12 metri per raggiungere la gravità zero durante la caduta. Nella seconda parte dell'esperimento, la cassa è stata fissata al braccio di una centrifuga e poi accelerata fino a 30g. Come confronto per il lettore:un giro sulle montagne russe esercita al massimo 6 g sui passeggeri.

I rivelatori montati sulla cassa hanno monitorato l'entanglement dei fotoni durante gli esperimenti. Analizzando i dati, i fisici potrebbero calcolare un limite superiore degli effetti svantaggiosi dell'accelerazione sull'entanglement. I dati hanno mostrato che la qualità dell'entanglement non superava significativamente il contributo previsto del rumore di fondo. "La nostra prossima sfida sarà quella di stabilizzare ancora di più la configurazione in modo che possa resistere ad accelerazioni molto più elevate. Ciò aumenterebbe ulteriormente il potere esplicativo dell'esperimento, "dice Matthias Fink.