Nuovi esperimenti sulla proprietà quantistica che sconcertò Einstein

Uno dei motivi per cui Albert Einstein disapprovava la fisica quantistica è che sembra prevedere azioni istantanee a distanza, influenze che sembrano propagarsi a una velocità superiore a quella della luce. Nel 2022, Alain Aspect, John Clauser e Anton Zeilinger hanno ricevuto il Premio Nobel per la fisica per i loro esperimenti che hanno confermato la "nonlocalità" quantistica: l'esistenza di correlazioni che non possono essere spiegate dalle teorie delle "variabili nascoste", in cui gli osservatori hanno libero arbitrio (per scegliere quali misurazioni effettuare) e in cui la comunicazione a velocità superiori a quella della luce è impossibile. Tuttavia, gli esperimenti premiati con il Nobel non chiariscono il meccanismo responsabile. Una possibilità è che le variabili nascoste determinino quali misurazioni vengano effettuate: il libero arbitrio che i fisici credono di avere sarebbe un'illusione. Un'altra possibilità è che la comunicazione superluminale sia possibile. Una terza possibilità è che le variabili nascoste non esistano.

Un articolo pubblicato su Nature Communications da Carlos Vieira, Ravishankar Ramanathan e Adán Cabello, rispettivamente delle università di Campinas (Brasile), Hong Kong e Siviglia, afferma che è possibile condurre nuovi esperimenti che consentiranno di decidere tra queste possibilità.

"Almeno uno dei presupposti alla base delle teorie delle variabili nascoste locali deve fallire. Qui [nell'articolo di Nature Communications ] dimostriamo che se solo uno fallisce, allora deve fallire completamente, escludendo così le teorie delle variabili nascoste che limitano parzialmente il libero arbitrio o consentono parzialmente azioni istantanee a distanza", sostengono i ricercatori.

Nicolas Gisin dell'Università di Ginevra, in Svizzera, afferma a New Scientist che il lavoro potrebbe contribuire a dissipare alcuni dei malintesi sul perché la teoria quantistica sia "non locale": "La violazione sperimentale della disuguaglianza di Bell è stata dimostrata. È già stata fatta. Ma bisogna sempre aggiungere ipotesi se si vuole avere un teorema", afferma Gisin.

“Facciamo questo da 100 anni, e ognuno esprime la propria opinione. Ma dovremmo fare scienza. Il nostro lavoro, con tutte le intenzioni del mondo, è completamente asettico. Bisogna guardare cosa dicono gli esperimenti. Qualcuno potrebbe provare repulsione per la mancanza di libero arbitrio, ma è una possibilità logica. Quindi, in quanto tale, la studieremo scientificamente. Qualcuno potrebbe provare repulsione, come Einstein, per azioni istantanee a distanza, ma è una possibilità logica in questo dibattito, quindi cercheremo di esplorarla scientificamente. Non è una questione di opinioni; andremo in laboratorio per vedere cosa succede”, sostiene Adán Cabello .

La questione dell'assenza di libero arbitrio può anche alimentare la fede nel superdeterminismo, un concetto che l'astrofisico e filosofo argentino Gustavo E. Romero riassume così: "Nel linguaggio comune, significherebbe che tutti gli eventi nell'universo sono determinati da un inizio comune. Tutti gli stati sono stati definiti da uno stato passato. In altre parole, nell'universo esiste un rigido determinismo".

"A mio parere, ci sono ragioni filosofiche per pensare che il libero arbitrio non esista, e che non abbia senso", ha sostenuto Romero in una recente intervista: "Se si guarda al contesto cosmologico, l'intero universo era originariamente così compatto che, in sostanza, tutti i sistemi erano causalmente connessi tra loro. Gli esseri umani obbediscono alle leggi naturali allo stesso modo di tutto ciò che esiste, di tutto ciò che è naturale".

Oltre alle variabili filosofiche, la ricerca di Vieira, Ramanathan e Cabello ha applicazioni pratiche. Cabello sottolinea che, in crittografia, il livello di sicurezza aumenterebbe. "Nei sistemi attuali, si presume che l'avversario non possa decidere quali misure adottare. Tuttavia, l'avversario potrebbe hackerare i generatori di numeri casuali utilizzati per scegliere le misure e compromettere la sicurezza. Ciò che dimostriamo è che la sicurezza può essere ripristinata anche in questo caso, a condizione che l' hacking sia solo parziale".

Esistono anche applicazioni pratiche per i computer quantistici. A questo proposito, Ramanathan afferma a New Scientist che i computer quantistici possono trarre beneficio dalla scoperta, poiché si può attenuare il problema di alcune parti del computer che hanno influenze indesiderate su altre.