I ricercatori dell'Accademia esplorano le conseguenze della località per misurazioni distribuite nello spaziotempo. Il loro articolo è stato ora pubblicato sulla rivista Nature Informazioni quantistiche .

La località è un principio fondamentale alla base di tutte le interazioni fisiche. Dice che ogni sistema fisico può interagire solo con altri sistemi nelle sue immediate vicinanze, così che le interazioni tra due oggetti distanti devono essere mediate da un intermediario. Ad esempio, nel caso familiare di dispositivi di comunicazione radio e telefoni cellulari, che inviano e ricevono informazioni a distanza, il ruolo di intermediario è svolto dalle onde elettromagnetiche. La fisica delle particelle ci dice che le particelle elementari si comportano in modo simile. Quando due di loro esercitano una forza l'uno sull'altro, questo non avviene istantaneamente a distanza, piuttosto da uno scambio di una particella che media quella forza localmente. Una conseguenza importante della località delle interazioni è che molti sistemi fisici, come i solidi così come i campi quantistici che descrivono le particelle elementari, soddisfare la cosiddetta proprietà del "diritto d'area".

Alice e Bob

Per spiegare cosa significa questa proprietà, immagina due osservatori Alice e Bob, che eseguono misurazioni sulle parti costitutive di un intero sistema fisico. Alice può misurare solo le parti che si trovano all'interno di una regione dello spazio che è separata da un confine dal resto dello spazio; mentre Bob può eseguire misurazioni sulle parti che si trovano al di fuori della regione di Alice. La "legge dell'area" indica approssimativamente che il grado di correlazione tra i risultati delle misurazioni di Alice e di Bob è determinato dall'area del confine che separa la regione di Alice dalle regioni di Bob, piuttosto che dal volume della regione. Questo è un po' sorprendente, come tante altre grandezze termodinamiche o informative, come energia o entropia, tipicamente scala con il volume e non con l'area della regione considerata.

Meccanica quantistica e gravità

Mentre le leggi di area sono tipicamente formulate in termini di regioni dello spazio (come nel nostro esempio), La teoria della relatività di Einstein, in cui spazio e tempo sono unificati in un unico spaziotempo, ci insegna che la corretta descrizione della fisica dovrebbe essere in termini di interazioni che sono locali nello spaziotempo. Ciò solleva la questione se la proprietà del diritto d'area possa essere generalizzata alle regioni nello spaziotempo. In particolare, immagina che ora Alice abbia accesso a una parte del sistema confinata in una scatola spaziale per un tempo limitato in cui può eseguire diverse misurazioni, tale che tutte le sue misurazioni vengono eseguite all'interno di una scatola spazio-temporale quadridimensionale. Bob è autorizzato ad accedere al sistema in qualsiasi punto dello spaziotempo che sia al di fuori della scatola di Alice. In una nuova pubblicazione in Informazioni quantistiche i ricercatori dell'Istituto di Vienna per l'ottica quantistica e l'informazione quantistica dell'Accademia austriaca delle scienze indagano se il confine di questa regione spazio-temporale quadridimensionale può dirci qualcosa sul grado di correlazioni tra i risultati delle misurazioni di Alice e di Bob.

Nell'articolo, gli autori mostrano che una legge dell'area vale per le regioni dello spaziotempo se il sistema fisico in esame è costituito da particelle che interagiscono localmente. aslav Brukner, capogruppo presso l'istituto accademico e coautore dello studio, commenta:"Questo lavoro fornisce una connessione tra le correlazioni quantistiche e la geometria dello spaziotempo. Queste intuizioni potrebbero rivelarsi utili per lo sviluppo di teorie future che uniscano la meccanica quantistica e la gravità".