Le proprietà quantistiche dalla teoria alla tecnologia

Il Giornale Online
di Simona Cerrato

Si è concluso venerdì 28 maggio il convegno Advances in Foundations of Quantum Mechanics and Quantum Information with atoms and photons che si tiene che nella sede dell’INRIM di Torino dal 24 al 28 maggio ha fatto il punto sull’ottica quantistica.

NOTIZIE – Circa 200 scienziati da tutto il mondo hanno discusso per cinque giorni dei fondamenti della meccanica quantistica e delle nuove tecnologie connesse con la teoria. Ci sono stati alcuni argomenti prioritari, in particolare lo studio dell’entanglement è stato coperto da un numero consistente di lavori, che hanno affrontato la sua quantificazione, la sua trasmissione e le sue proprietà. Questo dimostra che l’entanglement non è più quel fenomeno strano alla base dei dibattiti sui fondamenti della meccanica quantistica e che vent’anni fa si accennava appena nei manuali. Oggi, pur continuando a essere un elemento fondamentale della ricerca teorica, è diventato anche una risorsa per le tecnologie quantistiche, e quindi viene affrontato anche dal punto di vista quantitativo per poterlo manipolare e utilizzare.

Molto attuale è la possibilità di sfruttare le proprietà dei sistemi ottici quantistici, compreso l’entanglement, per ridurre il rumore e ottenere misure molto precise, migliori di quelle ottenibili con i sistemi classici, al di sotto di quello che si chiama shot noise. Queste tecnologie permettono di fare cose molto diverse: dall’imaging quantistico alla sincronizzazione di orologi alla possibilità di posizionare con estrema precisione un fascio ottico e quindi di fare litografia quantistica con una risoluzione estremamente elevata. Dal punto di vista teorico, la novità principale di cui si è discusso è la possibilità, proposta da Mauro D’Ariano dell’Università di Pavia, di fare derivare la relatività ristretta dalle basi della meccanica quantistica. Si tratterebbe quasi invertire il processo logico che è stato applicato finora, in cui si imponeva la sovrastruttura della relatività ristretta alla meccanica quantistica e si creava la teoria dei campi. Qui invece si cerca di mostrare che le leggi della meccanica quantistica portano naturalmente all’invarianza di Lorenz e quindi alla relatività ristretta.

Per finire si è parlato della ricostruzione degli stati quantistici. Si chiama tomografia quantistica e consente di ricostruire degli stati quantistici ignoti o di cui non si conoscono esattamente le caratteristiche. Per farlo ci sono diversi metodi e si sta studiando quale di questi sia più efficiente e più semplice dal punto di vista sperimentale. Per ricostruire uno stato quantistico non si può procedere come nella fisica classica, dove lo stato di una particella viene caratterizzato con la posizione e la velocità. Nella meccanica quantistica invece le variabili sono complementari: se cerco di conoscere la posizione ho l’inderminazione sulla quantità di moto o viceversa.

Però si possono avere molte copie di uno stato ed effettuare delle misure che permettono di conoscere le variabili che caratterizzano questo stato, e ricostruire la cosiddetta funzione d’onda della particella. Si riesce quindi a conoscere, ad esempio, quantità di moto e posizione o variabili di spin o di polarizzazione. Il metodo generale è abbastanza complicato e richiede un gran numero di misure molto difficili dal punto di vista sperimentale. Man mano che questi stati vengono considerati come una risorsa di cui uno vuole disporre per delle applicazioni, diventa necessario da un punto di vista sperimentale effettuare delle misure non troppo complesse per ricostruire bene lo stato di cui si dispone, quindi verificare che si sta generando un certo tipo di stato quantistico. Sono attualmente in corso degli studi per ottimizzare la tomografia quantistica e renderla più semplice, utilizzando per esempio rivelatori che sono normalmente disponibili nei laboratori.

Fonte: http://oggiscienza.wordpress.com/2010/06/01/le-proprieta-quantistiche-dalla-teoria-alla-tecnologia/



Le proprietà quantistiche dalla teoria alla tecnologia ultima modifica: 2010-06-13T09:33:23+00:00 da Richard
About the Author
Richard

Noi siamo l'incarnazione locale di un Cosmo cresciuto fino all'autocoscienza. Abbiamo incominciato a comprendere la nostra origine: siamo materia stellare che medita sulle stelle. (Carl Sagan)