La teoria quantistica prevede che un vasto numero di atomi possa essere intrecciato e intrecciato da una relazione quantistica molto forte, anche in una struttura macroscopica. Fino ad ora, però, le prove sperimentali sono state per lo più carenti, sebbene i recenti progressi abbiano mostrato l'entanglement di 2, 900 atomi. Scienziati dell'Università di Ginevra (UNIGE), Svizzera, recentemente riprogettato il loro trattamento dei dati, dimostrando che 16 milioni di atomi erano impigliati in un cristallo di un centimetro. Hanno pubblicato i loro risultati in Comunicazioni sulla natura .

Le leggi della fisica quantistica consentono di rilevare immediatamente quando i segnali emessi vengono intercettati da una terza parte. Questa proprietà è fondamentale per la protezione dei dati, soprattutto nel settore della crittografia, che ora può garantire che i clienti siano a conoscenza di qualsiasi intercettazione dei loro messaggi. Questi segnali devono anche essere in grado di percorrere lunghe distanze utilizzando speciali dispositivi relè noti come ripetitori quantistici:cristalli arricchiti con atomi di terre rare e raffreddati a 270 gradi sotto lo zero (appena tre gradi sopra lo zero assoluto), i cui atomi sono intrecciati e unificati da una relazione quantistica molto forte. Quando un fotone penetra in questo piccolo blocco di cristallo, si crea un entanglement tra i miliardi di atomi che attraversa. Questo è esplicitamente previsto dalla teoria, ed è esattamente ciò che accade quando il cristallo riemette un singolo fotone senza leggere le informazioni che ha ricevuto.

È relativamente facile intrappolare due particelle:dividere un fotone, Per esempio, genera due fotoni entangled che hanno proprietà e comportamenti identici. Florian Fröwis, un ricercatore nel gruppo di fisica applicata nella facoltà di scienze dell'UNIGE, dice, "Ma è impossibile osservare direttamente il processo di entanglement tra diversi milioni di atomi poiché la massa di dati che devi raccogliere e analizzare è enorme".

Di conseguenza, Fröwis e i suoi colleghi hanno scelto una via più indiretta, riflettendo su quali misurazioni si potrebbero effettuare e quali sarebbero quelle più adatte. Hanno esaminato le caratteristiche della luce riemessa dal cristallo, oltre ad analizzare le sue proprietà statistiche e le probabilità seguendo due strade principali:che la luce venga riemessa in un'unica direzione piuttosto che irradiarsi uniformemente dal cristallo, e che è costituito da un singolo fotone. In questo modo, i ricercatori sono riusciti a mostrare l'entanglement di 16 milioni di atomi quando le precedenti osservazioni avevano un tetto di poche migliaia. In un lavoro parallelo, scienziati dell'Università di Calgary, Canada, dimostrato entanglement tra molti grandi gruppi di atomi. "Non abbiamo alterato le leggi della fisica, "dice Mikael Afzelius, un membro del gruppo di fisica applicata del professor Nicolas Gisin. "Ciò che è cambiato è il modo in cui gestiamo il flusso di dati".

L'entanglement delle particelle è un prerequisito per la rivoluzione quantistica che è all'orizzonte, che influirà anche sui volumi di dati che circolano sulle reti future, insieme alla potenza e alla modalità operativa dei computer quantistici. Tutto quanto, infatti, dipende dalla relazione tra due particelle a livello quantistico, una relazione molto più forte delle semplici correlazioni proposte dalle leggi della fisica tradizionale.

Sebbene il concetto di entanglement possa essere difficile da comprendere, può essere illustrato utilizzando un paio di calzini. Immagina un fisico che indossa sempre due calzini di colore diverso. Quando vedi un calzino rosso sulla caviglia destra, impari subito anche che il calzino sinistro non è rosso. C'è una correlazione, in altre parole, tra i due calzini. Nella fisica quantistica, emerge una correlazione infinitamente più forte e misteriosa:l'entanglement.

Ora, immagina che ci siano due fisici nei loro laboratori, con una grande distanza che separa i due. Ogni scienziato ha un fotone. Se questi due fotoni sono in uno stato entangled, i fisici vedranno correlazioni quantistiche non locali, che la fisica convenzionale non è in grado di spiegare. Scopriranno che la polarizzazione dei fotoni è sempre opposta (come con i calzini nell'esempio sopra), e che il fotone non ha polarizzazione intrinseca. La polarizzazione misurata per ogni fotone è, perciò, del tutto casuale e fondamentalmente indeterminato prima di essere misurato. Questo è un fenomeno non sistematico che si verifica simultaneamente in due luoghi molto distanti tra loro, e questo è esattamente il mistero delle correlazioni quantistiche.