L'entanglement quantistico è un fenomeno in cui due o più particelle diventano correlate in modo tale che i loro stati sono collegati, indipendentemente dalla distanza tra loro. Questo comportamento non classico, previsto dalla meccanica quantistica, sfida la nostra intuizione classica ed è stato oggetto di intense ricerche e dibattiti.
Nel loro esperimento, i fisici hanno utilizzato una coppia di ioni itterbio intrappolati in un reticolo ottico. Controllando attentamente le interazioni tra gli ioni e applicando impulsi laser su misura, sono stati in grado di creare uno specifico stato entangled noto come "stato di Bell massimamente entangled". In questo stato, gli spin dei due ioni sono correlati al massimo, nel senso che sono entrambi verso l'alto o entrambi verso il basso, con la stessa probabilità.
I ricercatori hanno poi misurato le correlazioni tra gli spin degli ioni utilizzando una tecnica chiamata tomografia dello stato quantistico. Ciò ha permesso loro di ricostruire lo stato quantistico del sistema e quantificare il grado di entanglement. I risultati hanno mostrato che l’entanglement tra gli ioni era effettivamente maggiore rispetto ad altri stati entangled.
La nonlocalità migliorata osservata nell'esperimento è dovuta alle proprietà specifiche dello stato di Bell al massimo entanglement. In questo stato, gli spin degli ioni sono perfettamente correlati e qualsiasi misurazione locale eseguita su uno ione influisce istantaneamente sull'altro, indipendentemente dalla distanza tra loro. Questo comportamento non può essere spiegato dalla fisica classica ed evidenzia le caratteristiche uniche della meccanica quantistica.
La dimostrazione di una maggiore nonlocalità nelle coppie ioniche ha diverse implicazioni. Fornisce una comprensione più profonda dei principi fondamentali della meccanica quantistica e della natura dell'entanglement. Inoltre, potrebbe avere applicazioni pratiche nell’elaborazione e nella comunicazione delle informazioni quantistiche. Ad esempio, l’entanglement potenziato tra gli ioni potrebbe essere sfruttato per protocolli di comunicazione quantistica sicuri o per il teletrasporto quantistico, in cui le informazioni quantistiche vengono trasferite tra luoghi distanti.
Lo studio rappresenta un’importante pietra miliare nel campo della fisica quantistica verificando sperimentalmente la nonlocalità potenziata prevista dalla meccanica quantistica. Apre nuove strade per esplorare i limiti delle correlazioni quantistiche e le loro potenziali applicazioni nelle tecnologie quantistiche.
