Il principio di indeterminazione, introdotto per la prima volta da Werner Heisenberg alla fine degli anni '20, è un concetto fondamentale della meccanica quantistica. Nel mondo quantistico, anche le particelle come gli elettroni che alimentano tutti i prodotti elettrici possono comportarsi come onde. Di conseguenza, le particelle non possono avere una posizione e un momento ben definiti contemporaneamente. Ad esempio, misurare la quantità di moto di una particella porta a un disturbo di posizione, e quindi la posizione non può essere definita con precisione.

In recenti ricerche, pubblicato in Scienza , un team guidato dal Prof. Mika Sillanpää dell'Università di Aalto in Finlandia ha dimostrato che esiste un modo per aggirare il principio di indeterminazione. Il team includeva il dott. Matt Woolley dell'Università del New South Wales in Australia, che ha sviluppato il modello teorico per l'esperimento.

Invece di particelle elementari, il team ha effettuato gli esperimenti utilizzando oggetti molto più grandi:due pelli vibranti di un quinto della larghezza di un capello umano. Le pelli sono state attentamente costrette a comportarsi in modo quantistico.

"Nel nostro lavoro, le pelli mostrano un movimento quantistico collettivo. I tamburi vibrano in una fase opposta tra loro, tale che quando uno di essi si trova in una posizione finale del ciclo di vibrazione, l'altro è nella posizione opposta allo stesso tempo. In questa situazione, l'incertezza quantistica del moto dei tamburi viene annullata se i due tamburi sono trattati come un'unica entità quantomeccanica, " spiega l'autore principale dello studio, Dott.ssa Laure Mercier de Lepinay.

Ciò significa che i ricercatori sono stati in grado di misurare contemporaneamente la posizione e il momento delle due pelli, cosa che non dovrebbe essere possibile secondo il principio di indeterminazione di Heisenberg. Infrangere la regola consente loro di essere in grado di caratterizzare forze estremamente deboli che guidano le pelli.

"Uno dei tamburi risponde a tutte le forze dell'altro tamburo in modo opposto, tipo con una massa negativa, " dice Sillanpää.

Per di più, i ricercatori hanno anche sfruttato questo risultato per fornire la prova più solida fino ad oggi che oggetti così grandi possono esibire ciò che è noto come entanglement quantistico. Gli oggetti entangled non possono essere descritti indipendentemente l'uno dall'altro, anche se possono avere una separazione spaziale arbitrariamente grande. L'entanglement consente alle coppie di oggetti di comportarsi in modi che contraddicono la fisica classica, ed è la risorsa chiave dietro le tecnologie quantistiche emergenti. Un computer quantistico può, Per esempio, eseguire i tipi di calcoli necessari per inventare nuovi farmaci molto più velocemente di quanto potrebbe mai fare qualsiasi supercomputer.

Negli oggetti macroscopici, gli effetti quantistici come l'entanglement sono molto fragili, e sono facilmente distrutti da qualsiasi disturbo proveniente dall'ambiente circostante. Perciò, gli esperimenti sono stati condotti a una temperatura molto bassa, solo un centesimo di grado sopra lo zero assoluto a -273 gradi.

Nel futuro, il gruppo di ricerca utilizzerà queste idee in test di laboratorio volti a sondare l'interazione tra meccanica quantistica e gravità. Le pelli vibranti possono anche servire come interfacce per il collegamento di nodi di grandi dimensioni, reti quantistiche distribuite.

L'articolo, "Sottosistema privo di meccanica quantistica con oscillatori meccanici, " di Laure Mercier de Lépinay, Caspar F. Ockeloen-Korppi, Matthew J. Woolley, e Mika A. Sillanpää è pubblicato in Scienza 7 maggio.