La fisica quantistica è difficile e spiegarlo ancora di più. Il professore associato Holger F. Hofmann dell'Università di Hiroshima e Kartik Patekar dell'Istituto indiano di tecnologia di Bombay hanno cercato di risolvere uno dei più grandi enigmi della fisica quantistica:come misurare il sistema quantistico senza modificarlo?

Il loro nuovo articolo pubblicato questo mese ha scoperto che leggendo le informazioni osservate da un sistema quantistico lontano dal sistema stesso i ricercatori possono determinarne lo stato, a seconda del metodo di analisi. Sebbene l'analisi sia completamente rimossa dal sistema quantistico, è possibile ripristinare la sovrapposizione iniziale di possibili esiti mediante un'attenta lettura dei dati quantistici.

"Normalmente cercheremmo qualcosa guardando. Ma in questo caso guardare cambia l'oggetto, questo è il problema della meccanica quantistica. Possiamo usare calcoli matematici complicati per descriverlo, ma come possiamo essere sicuri che la matematica descriva ciò che realmente c'è? Quando misuriamo qualcosa c'è un compromesso e le altre possibilità di quello che potrebbe essere si perdono. Non puoi scoprire nulla senza un'interazione, paghi un prezzo in anticipo." spiega Hofmann.

Durante il soggiorno di un mese di Patekar all'Università di Hiroshima quando era uno studente universitario, i due fisici hanno cercato di immaginare modi di misurare il sistema senza "pagarne il prezzo", cioè mantenendo la sovrapposizione del sistema o il significato che il sistema può esistere in tutti gli stati. Per comprendere i loro risultati, Hofmann descrive le loro scoperte usando la ben nota storia di fisica del gatto di Schrödinger:

Il gatto di Schrödinger è in una scatola e gli scienziati non sanno se è vivo o morto. Una fotocamera è impostata guardando nella scatola che scatta una foto da una posizione al di fuori della scatola. La foto scattata al gatto risulta sfocata; possiamo vedere che c'è un gatto ma non se è vivo o morto. Il flash della fotocamera ha anche rimosso un "quantum tag" che segnava la sovrapposizione del gatto. Questa foto è ora intrecciata con il destino del gatto, ad es. possiamo decidere cosa è successo al gatto elaborando questa foto in un certo modo.

La foto potrebbe quindi essere tolta dalla scatola ed elaborata su un computer o in camera oscura. A seconda del metodo utilizzato per elaborare la foto, possiamo scoprire se il gatto è vivo o morto, o cosa ha fatto il flash al gatto, ripristinare il tag quantistico. La scelta del lettore determina ciò che sappiamo del gatto. Possiamo scoprire se è vivo/morto o ripristinare il tag quantico che è stato rimosso quando è stata scattata la foto, ma non entrambi.

Questo è solo un passo avanti nella nostra comprensione della meccanica quantistica. Oggi la sua piena applicazione rimane confinata a sistemi di livello esperto come i computer quantistici, sebbene alcuni suoi aspetti possano essere utilizzati anche in misurazioni precise, e per la comunicazione sicura utilizzando la crittografia quantistica.

"Questa è una parte fondamentale della mia ricerca. Volevo davvero capire perché questa stranezza quantistica è lì. Mi sono concentrato sulle misurazioni perché è da lì che viene la stranezza!" dice Hofmann.