L'effetto quantistico dello Stregatto prende il nome dall'immaginario Stregatto nella storia di Alice nel Paese delle Meraviglie. Quel gatto è riuscito a scomparire, lasciando dietro di sé solo il suo sorriso.

Allo stesso modo, in un articolo del 2013, i ricercatori hanno affermato che le particelle quantistiche sono in grado di separarsi dalle loro proprietà, con le proprietà che viaggiano lungo percorsi che le particelle non possono. Lo chiamarono effetto quantistico del gatto del Cheshire. Da allora i ricercatori hanno affermato di estendere ulteriormente questo concetto, scambiando proprietà disincarnate tra particelle, disincarnando più proprietà simultaneamente e persino "separando la dualità onda-particella" di una particella.

Tuttavia, una recente ricerca pubblicata sul New Journal of Physics , mostra che questi esperimenti in realtà non mostrano che le particelle si separano dalle loro proprietà, ma mostrano invece un'altra caratteristica controintuitiva della meccanica quantistica:la contestualità.

La meccanica quantistica è lo studio del comportamento della luce e della materia su scala atomica e subatomica. Per sua natura, la meccanica quantistica è controintuitiva. Il team di ricerca si è proposto di comprendere a fondo questa natura controintuitiva esplorando al tempo stesso i vantaggi pratici.

"Molte persone sanno che la meccanica quantistica è strana, ma identificare le cause di questa stranezza è ancora un'area di ricerca attiva. È stata lentamente formalizzata in una nozione chiamata contestualità:i sistemi quantistici cambiano a seconda delle misurazioni effettuate su di essi," ha detto Jonte Hance, ricercatore presso l'Università di Hiroshima e l'Università di Bristol.

Una sequenza di misurazioni su un sistema quantistico produrrà risultati diversi a seconda dell'ordine in cui vengono eseguite le misurazioni. Ad esempio, se misuriamo dove si trova una particella e poi quanto velocemente sta viaggiando, ciò darà risultati diversi rispetto alla misurazione prima della velocità con cui viaggia e poi della sua posizione.

A causa di questa contestualità, si può misurare che i sistemi quantistici abbiano proprietà che ci aspetteremmo siano reciprocamente incompatibili. "Tuttavia, non capiamo ancora veramente le cause di ciò, quindi questo è ciò che volevamo indagare, utilizzando il paradossale scenario quantistico del gatto del Cheshire come banco di prova", ha affermato Hance.

Il team rileva che il problema con il paradosso quantistico del gatto del Cheshire è che la sua affermazione originale, secondo cui la particella e le sue proprietà, come lo spin o la polarizzazione, si separano e viaggiano lungo percorsi diversi, forse una rappresentazione fuorviante della fisica effettiva della situazione.

"Vogliamo correggere questo problema mostrando che si ottengono risultati diversi se un sistema quantistico viene misurato in modi diversi e che l'interpretazione originale dello Stregatto quantistico si ottiene solo se si combinano i risultati di queste diverse misurazioni in un modo molto specifico, e ignorare questo cambiamento legato alla misurazione," ha detto Holger Hofmann, professore all'Università di Hiroshima.

Il team ha analizzato il protocollo del gatto del Cheshire esaminando la relazione tra tre diverse misurazioni riguardanti il ​​percorso e la polarizzazione di un fotone all’interno del protocollo quantistico del gatto del Cheshire. Ciò avrebbe portato ad una contraddizione logica se il sistema non fosse contestuale.

Il loro articolo discute come questo comportamento contestuale si colleghi a valori deboli e alla coerenza tra gli stati proibiti. Il loro lavoro ha dimostrato che invece di una proprietà della particella che è disincarnata, il gatto quantistico del Cheshire dimostra gli effetti di queste coerenze, tipicamente presenti nei sistemi pre e post-selezionati.

Guardando al futuro, il team vuole espandere questa ricerca, trovare un modo per unificare gli effetti quantistici paradossali come manifestazioni di contestualità e spiegare come e perché le misurazioni modificano i sistemi quantistici.

"Questo non solo ci aiuterà a spiegare finalmente perché la meccanica quantistica è così controintuitiva, ma ci aiuterà anche a sviluppare modi per utilizzare questa stranezza per scopi pratici. Dato che la contestualità è intrinsecamente legata a scenari con un vantaggio quantistico rispetto alle soluzioni classiche a un dato problema, solo comprendendo la contestualità saremo in grado di realizzare il pieno potenziale, ad esempio, dell'informatica quantistica", ha affermato Hance.

Ulteriori informazioni: Jonte R Hance et al, Contestualità, coerenze e gatti del Cheshire quantistici, New Journal of Physics (2023). DOI:10.1088/1367-2630/ad0bd4

Fornito dall'Università di Hiroshima