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Università degli Studi di Roma “La Sapienza” CF 80209930587 PI 02133771002 Capo Ufficio Stampa: Alessandra Bomben Addetti Stampa: Christian Benenati - Marino Midena - Barbara Sabatini - Stefania Sepulcri Adedetti Comunicazione: Valentina Alvaro – Danny Cinalli Piazzale Aldo Moro 5, 00185 Roma T (+39) 06 4991 0035 - 0034 F (+39) 06 4991 0399 [email protected] [email protected] www.uniroma1.it
COMUNICATO STAMPA
Roma, 30 ottobre 2017
Onda e particella: i due volti della fisica quantistica per la prima volta connessi con l'azione a distanza tra fotoni Nel Quantum Information Lab della Sapienza, in collaborazione con l’Università di Palermo, è stata osservata per la prima volta la connessione di due aspetti fondamentali del mondo quantistico: la duplice natura onda-particella dei fotoni e la loro correlazione a distanza. Lo studio, che porta con sé anche nuovi possibili risvolti tecnologici, è pubblicato su Nature Communications
Tra le proprietà della materia descritte dalla fisica quantistica, c’è la duplice natura di ogni particella che si comporta al tempo stesso come onda e come corpuscolo e l’esistenza di una profonda correlazione a distanza tra sistemi di particelle microscopiche, come i fotoni.
Questi due fenomeni, comunemente noti come “dualismo onda-particella” ed “entanglement” (per il quale Einstein coniò l’espressione “azione spettrale a distanza”), sebbene verificati più volte separatamente, finora non erano mai stati osservati in relazione tra loro.
Lo studio pubblicato su Nature Communications, coordinato a livello sperimentale nel Quantum Information Lab del Dipartimento di Fisica della Sapienza da Fabio Sciarrino e a livello teorico da Rosario Lo Franco del Dipartimento di Energia, ingegneria dell’informazione e modelli matematici dell’Università di Palermo, con altri ricercatori afferenti ad università in Cina e Vietnam, ha dimostrato che questi due aspetti fondamentali della meccanica quantistica possono coesistere.
Il gruppo internazionale di fisici, di cui il team Sapienza tutti under 40, è giunto a questi risultati attraverso la realizzazione sperimentale di uno schema teorico che utilizza fotoni polarizzati, cioè particelle di luce con una specifica direzione di oscillazione. Il primo passo del lavoro è stato quello di provare che un singolo fotone può manifestarsi simultaneamente come onda e come particella in una sovrapposizione quantistica dei due comportamenti.
Successivamente i fisici hanno creato e osservato due fotoni tali che il comportamento ondulatorio o particellare dell’uno fosse determinato dal comportamento duale dell’altro, indipendentemente dalla distanza tra i due fotoni.
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“In sintesi – dice Lo Franco – abbiamo dimostrato che un entanglement a due fotoni nella loro duplice natura onda-particella è possibile. Questo fenomeno, in analogia con la pittoresca espressione di Einstein, può essere quindi denominato ‘azione di dualità onda-particella a distanza’ e si può estendere anche a più fotoni grazie alla semplicità dello schema teorico e all’efficacia dell’apparato sperimentale”.
Infatti, il team della Sapienza ha realizzato un apparato con diversi punti di forza, tra cui un elevato grado di stabilità, una realizzazione modulare che possa essere replicata per un numero crescente di particelle, ed una completa automatizzazione del sistema.
“Stiamo adesso lavorando in due nuove direzioni – spiega Sciarrino. – Da un punto di vista concettuale, il nostro scopo è sviluppare teoricamente e sperimentalmente dei quantificatori (“witness”) delle risorse quantistiche. Da un punto di vista tecnologico, stiamo sviluppando una piattaforma integrata basata su circuiti ottici in modo da poter incrementare la complessità degli stati generati, per applicazioni nell’ambito della crittografia e della comunicazione quantistica.”
Riferimenti:
Adil S. Rab, Emanuele Polino, Zhong-Xiao Man, Nguyen Ba An, Yun-Jie Xia, Nicolò Spagnolo, Rosario Lo Franco & Fabio Sciarrino - Entanglement of photons in their dual waveparticle nature, Nature Communications 8, Article number: 915 (2017), DOI: 10.1038/s41467-017-01058-6.
Info:
Fabio Sciarrino Quantum Information Lab Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma Email: [email protected]
ANSA.it - Scienza&Tecnica - Fisica&Matematica
Redazione ANSA 30 ottobre 2017 17:56
Prima azione a distanza tra particelle ‘bifronti’ Esperimento italiano osserva fenomeno mai visto
Per la prima volta due particelle di luce che si comportano nello stesso tempo
sia come onde sia come particelle hanno esercitato un'azione a distanza l'una
sull'altra: il fenomeno, bizzarro come tutte le leggi che regnano nel mondo
dell'infinitamente piccolo studiate dalla fisica quantistica, è stato osservato per
la prima volta grazie all'esperimento italiano pubblicato sulla rivista Nature
Communications e condotto nelle università Sapienza di Roma e di Palermo.
Le possibili applicazioni riguardano le comunicazioni del futuro, incredibilmente
più veloci di quelle attuali, e la loro sicurezza per mezzo della crittografia
quantistica, ha detto Fabio Sciarrino, del Quantum Information Lab del
dipartimento di Fisica della Sapienza, che ha coordinato la ricerca a livello
sperimentale. La parte teorica è stata curata da Rosario Lo Franco, del
dipartimento di Energia, ingegneria dell'informazione e modelli matematici
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dell'università di Palermo. Hanno partecipato anche ricercatori di Cina e
Vietnam.
Il primo passo è stato dimostrare che una particella di luce (fotone) può
comportarsi sia come un'onda sia come una particella e a questo scopo i
ricercatori hanno utilizzato fotoni che oscillavano in una direzione specifica
(polarizzati). Sono stati quindi prodotti due fotoni con questa stessa
caratteristica e, osservandoli, i ricercatori si sono accorti che il comportamento
dell'uno determinava quello dell'altro, indipendentemente dalla distanza: è il
fenomeno che Einstein aveva chiamato 'azione spettrale a distanza' e che oggi i
fisici quantistici chiamano 'entanglement', una sorta di groviglio nel quale una
particella riesce a condizionare il comportamento di una particella simile anche
se sono lontane.
"Abbiamo dimostrato che un entanglement a due fotoni nella loro duplice natura
onda-particella è possibile", ha detto Lo Franco. Questo fenomeno, ha
aggiunto, può essere chiamato "azione di dualità onda-particella a distanza" e il
prossimo passo sarà riprodurlo per un numero crescente di particelle e in modo
completamente automatizzato.(ANSA).
RIPRODUZIONE RISERVATA © Copyright ANSA
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Onda e particella: i due volti della fisica
quantistica per la prima volta connessi con
l’azione a distanza tra fotoniOsservata per la prima volta la connessione di due aspetti fondamentali del mondo quantistico: la duplice natura onda-particella dei fotoni e la loro correlazione a distanza
A cura di Filomena Fotia 30 ottobre 2017 - 13:22
Nel Quantum Information Lab della Sapienza, in collaborazione con l’Università di
Palermo, è stata osservata per la prima volta la connessione di due
aspetti fondamentali del mondo quantistico: la duplice natura onda–particella dei fotoni e la loro
correlazione a distanza. Lo studio, che porta con sé anche nuovi possibili risvolti tecnologici, è
pubblicato su Nature Communications.
Tra le proprietà della materia descritte dalla fisica quantistica, c’è la duplice natura di ogni
particella che si comporta al tempo stesso come onda e come corpuscolo e l’esistenza di una profonda
correlazione a distanza tra sistemi di particelle microscopiche, come i fotoni. Questi due fenomeni,
comunemente noti come “dualismo onda-
particella” ed “entanglement” (per il quale Einstein coniò l’espressione “azione spettrale a distanza”),
sebbene verificati più volte separatamente, finora non erano mai stati osservati in relazione tra loro.
Lo studio pubblicato su Nature Communications, coordinato a livello teorico da Rosario Lo Franco del
Dipartimento di Energia, Ingegneria dell’Informazione e Modelli Matematici dell’Università di Palermo,
con altri ricercatori afferenti ad università in Cina e Vietnam, e a livello sperimentale nel Quantum
Information Lab del Dipartimento di Fisica della Sapienza da Fabio Sciarrino ha dimostrato che questi due
aspetti fondamentali della meccanica quantistica possono coesistere.
Il gruppo internazionale di giovani fisici è giunto a questi risultati attraverso la realizzazione sperimentale
di uno schema teorico che utilizza fotoni polarizzati, cioè particelle di luce con una specifica direzione di
oscillazione. Il primo passo del lavoro è stato quello di provare che un singolo fotone può manifestarsi
simultaneamente come onda e come particella in una sovrapposizione quantistica dei due comportamenti.
Successivamente i fisici hanno creato e osservato due fotoni tali che il comportamento ondulatorio o
particellare dell’uno fosse determinato dal comportamento duale dell’altro, indipendentemente dalla
distanza tra i due fotoni. “In sintesi – dice Lo Franco – abbiamo dimostrato che un entanglement a due
fotoni nella loro duplice natura onda-particella è possibile. Questo fenomeno, in analogia con la pittoresca
espressione di Einstein, può essere quindi denominato ‘azione di dualità onda-particella a distanza’ e si
può estendere anche a più fotoni grazie alla semplicità dello schema teorico e all’efficacia dell’apparato
sperimentale”.
Infatti, il team della Sapienza ha realizzato un apparato con diversi punti di forza, tra cui un elevato grado
di stabilità, una realizzazione modulare che possa essere replicata per un numero crescente di particelle,
ed una completa automatizzazione del sistema. “Stiamo adesso lavorando in due nuove direzioni – spiega
Sciarrino. – Da un punto di vista concettuale, il nostro scopo è sviluppare teoricamente e
sperimentalmente dei quantificatori (“witness”) delle risorse quantistiche. Da un punto di vista
tecnologico, stiamo sviluppando una piattaforma integrata basata su circuiti ottici in modo da poter
incrementare la complessità degli stati generati, per applicazioni nell’ambito della crittografia e della
comunicazione quantistica.”
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Lunedì 30 Ottobre 2017
Fisica quantistica, onda e particella connesse con azione fotoniQuantum Information Lab Sapienza e Università Palermo
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Roma, 30 ott. (askanews) – Tra le proprietà della materia descritte dalla fisica
quantistica, c’è la duplice natura di ogni particella che si comporta al tempo
stesso come onda e come corpuscolo e l’esistenza di una profonda correlazione
a distanza tra sistemi di particelle microscopiche, come i fotoni. Questi due
fenomeni, comunemente noti come “dualismo onda-particella” ed
“entanglement” (per il quale Einstein coniò l’espressione “azione spettrale a
distanza”), sebbene verificati più volte separatamente, finora non erano mai
stati osservati in relazione tra loro.
Lo studio pubblicato su Nature Communications, coordinato a livello
sperimentale nel Quantum Information Lab del Dipartimento di Fisica della
Sapienza da Fabio Sciarrino e a livello teorico da Rosario Lo Franco del
Dipartimento di Energia, ingegneria dell’informazione e modelli matematici
dell’Università di Palermo, con altri ricercatori afferenti ad università in Cina e
Vietnam, ha dimostrato che questi due aspetti fondamentali della meccanica
quantistica possono coesistere.
Il gruppo internazionale di fisici, di cui il team Sapienza tutti under 40, è giunto a
questi risultati attraverso la realizzazione sperimentale di uno schema teorico
che utilizza fotoni polarizzati, cioè particelle di luce con una specifica direzione
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di oscillazione. Il primo passo del lavoro è stato quello di provare che un singolo
fotone può manifestarsi simultaneamente come onda e come particella in una
sovrapposizione quantistica dei due comportamenti.
Successivamente i fisici hanno creato e osservato due fotoni tali che il
comportamento ondulatorio o particellare dell’uno fosse determinato dal
comportamento duale dell’altro, indipendentemente dalla distanza tra i due
fotoni. “In sintesi – dice Lo Franco – abbiamo dimostrato che un entanglement a
due fotoni nella loro duplice natura onda-particella è possibile. Questo
fenomeno, in analogia con la pittoresca espressione di Einstein, può essere
quindi denominato ‘azione di dualità onda-particella a distanza’ e si può
estendere anche a più fotoni grazie alla semplicità dello schema teorico e
all’efficacia dell’apparato sperimentale”.
Infatti, il team della Sapienza ha realizzato un apparato con diversi punti di
forza, tra cui un elevato grado di stabilità, una realizzazione modulare che possa
essere replicata per un numero crescente di particelle, ed una completa
automatizzazione del sistema. “Stiamo adesso lavorando in due nuove direzioni
– spiega Sciarrino -. Da un punto di vista concettuale, il nostro scopo è
sviluppare teoricamente e sperimentalmente dei quantificatori (“witness”) delle
risorse quantistiche. Da un punto di vista tecnologico, stiamo sviluppando una
piattaforma integrata basata su circuiti ottici in modo da poter incrementare la
complessità degli stati generati, per applicazioni nell’ambito della crittografia e
della comunicazione quantistica”.
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