I fisici quantistici della Griffith University hanno svelato un nuovo paradosso che dice:quando si tratta di certe credenze di vecchia data sulla natura, "qualcosa deve dare."

La teoria quantistica è praticamente perfetta nel prevedere il comportamento che osserviamo quando eseguiamo esperimenti su oggetti minuscoli come gli atomi. Ma applicando la teoria quantistica su scale molto più grandi degli atomi, in particolare agli osservatori che effettuano le misurazioni, solleva difficili questioni concettuali.

In un articolo pubblicato su Fisica della natura , un team internazionale guidato dalla Griffith University in Australia ha acuito questi problemi in un nuovo paradosso.

"Il paradosso significa che se la teoria quantistica funziona per descrivere gli osservatori, gli scienziati dovrebbero rinunciare a una delle tre amate supposizioni sul mondo, ", ha affermato il Professore Associato Eric Cavalcanti, un autore di teoria senior sulla carta.

"La prima ipotesi è che quando si effettua una misurazione, il risultato osservato è reale, unico evento al mondo. Questa ipotesi esclude, Per esempio, l'idea che l'universo possa dividersi, con risultati diversi osservati in diversi universi paralleli."

"La seconda ipotesi è che le impostazioni sperimentali possono essere scelte liberamente, permettendoci di eseguire studi randomizzati. E la terza ipotesi è che una volta fatta una tale libera scelta, la sua influenza non può diffondersi nell'universo più velocemente della luce, " Egli ha detto.

"Ognuno di questi presupposti fondamentali sembra del tutto ragionevole, ed è ampiamente creduto. Però, è anche opinione diffusa che gli esperimenti quantistici possano essere scalati fino a sistemi più grandi, anche al livello degli osservatori. Ma dimostriamo che una di queste credenze ampiamente diffuse deve essere sbagliata! Rinunciare a uno di loro ha conseguenze di vasta portata per la nostra comprensione del mondo".

Il team ha stabilito il paradosso analizzando uno scenario con particelle quantistiche entangled ben separate combinate con un "osservatore" quantistico, un sistema quantistico che può essere manipolato e misurato dall'esterno, ma che può effettuare misurazioni su una particella quantistica.

"Sulla base dei tre presupposti fondamentali, abbiamo limiti matematicamente determinati su quali risultati sperimentali sono possibili in questo scenario. Ma la teoria quantistica, quando applicato agli osservatori, predice risultati che violano questi limiti. Infatti, abbiamo già eseguito un esperimento di prova del principio utilizzando fotoni entangled (particelle di luce), " ha detto la dottoressa Nora Tischler, un autore sperimentale anziano. "E abbiamo riscontrato una violazione proprio come previsto dalla teoria quantistica".

"Ma il nostro 'osservatore' aveva un cervello molto piccolo, per così dire. Ha solo due stati di memoria, che si realizzano come due differenti cammini per un fotone. Ecco perché lo chiamiamo un esperimento di prova del principio, non una dimostrazione conclusiva che uno dei tre presupposti fondamentali del nostro paradosso debba essere sbagliato, " lei disse.

"Per un'attuazione più definitiva del paradosso, il nostro esperimento dei sogni è quello in cui l'osservatore quantistico è un programma di intelligenza artificiale a livello umano in esecuzione su un enorme computer quantistico, " ha detto il professor Howard Wiseman, il leader del progetto e direttore del Griffith's Center for Quantum Dynamics, dove hanno sede le squadre teoriche e sperimentali.

"Sarebbe un test abbastanza convincente se la teoria quantistica fallisce per gli osservatori, o se uno dei tre presupposti fondamentali è falso. Ma probabilmente sono decenni di distanza".

Il laboratorio Center for Quantum Dynamics in cui è stato eseguito l'esperimento fa anche parte del Center for Quantum Computation and Communication Technology, un centro di eccellenza del Consiglio di ricerca australiano.

"È stato a lungo riconosciuto che i computer quantistici rivoluzioneranno la nostra capacità di risolvere problemi computazionali difficili, "Ha detto il professor Wiseman.

"Ciò di cui non ci siamo resi conto fino a quando non abbiamo iniziato questa ricerca è che possono anche aiutare a rispondere a difficili problemi filosofici:la natura del mondo fisico, il mondo mentale, e la loro relazione".