RIUNIONE DEL 12 APRILE 2023

La relazione del dottor Gabriele Cenedese sul mondo dei quanti

Nell'immagine: Cesare Baj con Gabriele Cenedese

Como è una delle sedici sedi italiane dove si svolgono le “Italian Quantum Weeks”, una serie di eventi per diffondere il mondo dei quanti e le opportunità che la rivoluzione quantistica sta per introdurre. Ci troviamo al Museo della seta, che ospita uno di questi eventi con una mostra dedicata all’entanglement quantistico. Il relatore è un dottorando della facoltà di Fisica dell’Università dell’Insubria e garantisce che – grazie anche ad esempi pratici – saremo tutti in grado, se non di capire, almeno di avvicinarci al mondo dei quanti.

La prima cosa - di facile comprensione – è che dobbiamo dimenticare la meccanica classica: i quantum sono un mondo a parte. Credo che, almeno per alcuni di noi, questa sia l’unica certezza acquisita. Qualche esempio Cenedese ce lo fornisce con dei cubi colorati, che sono di un unico colore, come appare (rosso), per la fisica meccanica e di due colori sovrapposti (rosso e blu), le cui componenti, per la quantistica, non possono essere osservate contemporaneamente: atto di fede per chi ascolta, postulato per il relatore. Il secondo postulato è più complesso: per vederne il colore è come lanciare un dado, dipende dall’input iniziale e da come evolve il sistema. In meccanica quantistica non si può identificare la posizione e la velocità di un oggetto.

Si procede con l’esperimento di Stern-Gerlach, che prende il nome da due scienziati che studiarono la deflessione delle particelle, per dimostrare che elettroni e atomi hanno proprietà quantistiche intrinseche. Ma il punto forte della relazione riguarda l’entanglement, protagonista della mostra, partendo dal “gatto di Schroedinger”, un esperimento che lo scienziato ritenne con conseguenze paradossali: per il povero gatto, messo in una scatola isolata con una boccetta di veleno e un elettrone che interagiscono tra loro, possiamo alla fine osservare il suo stato di esistenza (vivo o morto). Ma può essere descritto, per Schroedinger, in uno stato “paranormale”, incompatibile con lo stato di esistenza. Credo serva davvero tanta “scienza” per credere che il gatto ne esca vivo, a meno che l’elettrone non sia provvisto di compassione e amore per gli animali.

Fu proprio Schroedinger a coniare il termine “entanglement”, in una lettera del 1935 ad Albert Einstein, per descrivere le correlazioni tra due particelle che interagiscono e poi si separano. Lo stesso anno Einstein, con Podolski e Rosen (ERP), propone un esperimento mentale in cui mostra che la meccanica quantistica è incompleta o in contraddizione con alcune ipotesi ragionevoli sulla realtà fisica: realismo e località. Tutto ciò è noto come “paradosso di ERP”.

Nel 1964 John Bell rilevò un errore di fondo in questo paradosso e, assumendo i principi di realismo e località, derivò delle disuguaglianze di validità generale che devono essere soddisfatte da tutti i sistemi che rispettano i due principi.

Altri scienziati hanno interpretato e sperimentato le teorie dell’entanglement, migliorando gli esperimenti e confermando risultati in accordo con le previsioni teoriche. Per questi lavori due studiosi Alain Aspect, e Anton Zeilinger, assieme all'americano John Clauser, hanno condiviso il Premio Nobel per la Fisica nel 2022.

A Ferradini, che vuol conoscere impieghi della meccanica quantistica, Cenedese cita le fluorescenze, la TAC, le risonanze.

Per Baj sembrano mondi incomprensibili, la nostra conoscenza è classica, la fisica meccanica consente la produzione di macchine d’uso quotidiano. Ferradini chiede se qualcuno si stia occupando di nuovi impieghi e la risposta del relatore è che si sta lavorando su batterie quantistiche più efficienti.

Mondelli cita una relazione di Casati sullo studio avanzato del computer quantistico. Chiede se per la fisica quantistica dal nulla non possa venire nulla. La risposta del relatore è sorprendente e rivoluziona il concetto filosofico antico: il vuoto non è vuoto, è uno stato e si possono creare particelle dal nulla, in quantistica. Sui computer quantistici c’è molta ricerca, perché più veloci ma rumorosi, gli studi non sono ancora conclusi. Alla domanda di Brenna sui successi divulgativi di Carlo Rovelli, risponde che Rovelli tratta temi più semplici o in modo troppo semplificato, comunque di facile comprensione. A Pellegatta chiarisce che l’evoluzione della meccanica quantistica è ancora aperta, ci sono molte cose che vanno comprese, le interpretazioni sono ancora diverse e vanno sviluppate le applicazioni tecnologiche. Infine a Brenna risponde che sta lavorando sul computer quantistico e vorrebbe fare il ricercatore.

Nel ringraziare il dottor Cenediese, auspichiamo che raggiunga il suo obiettivo.

Angela Corengia