Scoperta nuova forma di entanglement quantistico nei fotoni

I ricercatori del Technion - Israel Institute of Technology hanno scoperto una nuova forma di entanglement quantistico nei fotoni confinati in sistemi nanometrici. 

La ricerca potrebbe avere un ruolo fondamentale nella futura miniaturizzazione dei componenti per la comunicazione e l'informatica quantistica.

Immaginate due monete lanciate contemporaneamente a grande distanza l'una dall'altra. Anche prima di guardarle, sapete che se una mostrerà "testa", l'altra mostrerà "croce", e viceversa. Questo legame istantaneo, che sembra sfidare le leggi della fisica classica, è una delle meraviglie del mondo quantistico, un fenomeno noto come entanglement quantistico.

È importante sottolineare che questa è una semplificazione utile per illustrare l'idea di correlazione istantanea, ma la vera natura dell'entanglement a livello quantistico è molto più complessa...

UPE Emission: Che cos’è e come potrebbe rivoluzionare la medicina del futuro

 

Immagina di scoprire che ogni cellula del tuo corpo emette una luce impercettibile, quasi un segreto nascosto. 

È la UPE emission, l’emissione di fotoni ultradeboli biologici. 

Questa luce molto debole è prodotta da tutti gli organismi viventi, dalle piante e dai batteri agli esseri umani. Si tratta di un'emissione estremamente sottile, che coinvolge solo da 10 a 1.000 fotoni per centimetro quadrato al secondo.

Una ricerca dell’Università di Calgary ha dimostrato che questa luce, legata allo stress ossidativo, potrebbe diventare un metodo diagnostico non invasivo.

Vediamo come funziona, perché è importante e quali sfide attendono questa tecnologia ..

Per la prima volta vediamo la forma di un singolo fotone

I ricercatori dell'Università di Birmingham hanno sviluppato una tecnica matematica che ha permesso per la prima volta di calcolare la "forma" di un fotone.

Arriva dall’Università di Birmingham una svolta nel campo della fotonica. I risultati ottenuti consentirebbero la visualizzazione dei fotoni e potrebbero rivoluzionare alcune tecnologie come quelle legate alla comunicazione, al rilevamento dei patogeni e al controllo molecolare nelle reazioni chimiche.

Una teoria quantistica molto avanzata ha permesso ai ricercatori di definire per la prima volta la "forma" esatta di un singolo fotone. Le virgolette sono obbligatorie perché è bene sottolineare che l'immagine creata dai ricercatori non ritrae direttamente un fotone: essendo una particella quantistica, un fotone può essere infatti descritto solo in termini probabilistici ..

Il Paradosso delle Traiettorie Surreali dei Fotoni

 

Una nuova versione del classico esperimento della doppia fenditura

..ha permesso di risolvere un paradosso emerso recentemente nell’ambito dell’interpretazione di de Broglie-Bohm della meccanica quantistica, quello delle “traiettorie surreali” dei fotoni.
Il comportamento dei fotoni in un esperimento classico come quello della doppia fenditura può essere descritto in modo soddisfacente nell’ambito della meccanica bohmiana – introdotta dal fisico e filosofo statunitense David Bohm per dare un’interpretazione realistica dei processi descritti dalla meccanica quantistica – tenendo conto del fenomeno dell’entanglement, la correlazione a distanza tra particelle prevista dalle stesse leggi della meccanica quantistica. Lo dimostra un esperimento effettuato da Aephraim Steinberg dell’Università di Toronto, in Canada, e colleghi canadesi e australiani, che firmano un articolo su “Science Advances”.

Il risultato dello studio contribuisce a chiarire l’annosa questione del “realismo” nella meccanica quantistica. Uno dei principi di base di questa teoria, il principio d’indeterminazione di Heisenberg, afferma che, a differenza di quanto avviene nella meccanica classica, non è possibile conoscere la posizione e la velocità di una particella con precisione arbitraria: la precisione sulla misurazione della posizione va a discapito della precisione sulla misurazione della velocità, e viceversa.

Inoltre, quando si effettua una misurazione occorre tenere conto che nell’interazione fisica con gli strumenti, un sistema microscopico è in qualche misura alterato: questo significa che non si può prescindere dalla presenza dell’osservatore, che è parte integrante del sistema. Infine, la descrizione della dinamica di una particella è intrinsecamente probabilistica: non è possibile descrivere la posizione di una particella, per esempio, se non facendo riferimento alla probabilità che si trovi in un punto, legato a un costrutto matematico associato alla particella stessa chiamato funzione d’onda...

L’arte di spedire fotoni sulla Luna e recuperarli

 

Nel 2020 i ricercatori della Nasa, in collaborazione con i colleghi francesi, hanno annunciato di essere riusciti a ricevere per la prima volta il segnale laser di ritorno inviato verso un riflettore delle dimensioni di un romanzo tascabile a circa 385mila chilometri dalla Terra, a bordo del Lunar Reconnaissance Orbiter. 

di Maura Sandri

“Quando Albert Einstein nel ’17 stabilì in maniera concreta i fondamenti teorici del futuro raggio laser – nella pubblicazione Zur Quantentheorie der Strahlung – si premurò di chiarire che il dispositivo finale avrebbe dovuto essere molto intrippante”, afferma sarcasticamente il celebre scienziato Sheldon Cooper in una puntata di Big Bang Theory prima di eseguire, dal tetto del condominio, l’esperimento del laser sulla Luna. 

Effettivamente, pare che esista un laser “più intrippante” di quelli usati finora per fare questo tipo di misure.

Negli ultimi dieci anni, dozzine di volte gli scienziati della Nasa hanno inviato raggi laser verso un riflettore delle dimensioni di un romanzo tascabile a circa 385mila chilometri dalla Terra. Ma solo nel 2020 hanno annunciato – in collaborazione con i loro colleghi francesi – di aver ricevuto per la prima volta il segnale di ritorno: un risultato incoraggiante, che potrebbe migliorare gli esperimenti laser utilizzati per studiare la fisica dell’universo ...

Terra-Marte in tre giorni

Con la propulsione fotonica una sonda potrebbe arrivare su Marte in tre giorni, e una navetta con equipaggio in un mese.
È teoricamente possibile.

Fra qualche decennio potrebbe addirittura essere fattibile: una sonda robotizzata del peso di 100 chilogrammi potrebbe essere lanciata verso il Pianeta Rosso. Niente di straordinario, ma... se ci arrivasse in tre giorni?

La chiave del sistema è la propulsione fotonica: photon propulsion. Padre della possibile rivoluzione è Philip Lubin, professore di fisica all’università della California, che nel 2015 ha vinto il Nasa Innovative Advanced Concepts. 

Il premio gli ha permesso di sviluppare il suo progetto, Directed Energy Propulsion for Interstellar Exploration (DEEP-IN), che promette ancora più che un "semplice" viaggio su Marte in tre giorni: promette le stelle in pochi anni...

Cintura fotonica: Il Sistema Solare si sta spostando nell’Universo

E’ necessario fare un breve riepilogo: il moto di rotazione della Terra sta rallentando, il suo campo magnetico si sta indebolendo, lo strato di ozono si sta assottigliando, i fenomeni sismici si stanno incrementando, moltissimi sono gli squilibri climatici, le tempeste solari potrebbero raggiungere un picco massimo (l'articolo è del 2012 NdC), tutto il sistema solare si sta surriscaldando.

Il geofisico russo Alexei Dmitriev ha trovato per tutto questo una spiegazione molto convincente: il sistema solare sta entrando in un’area di plasma magnetizzato, un’area che lui chiama la Cintura Fotonica. La prova definitiva di ciò è il riscontrato accrescimento di 10 volte del plasma interstellare nella eliosfera.

Per comprendere la teoria della Cintura Fotonica di Dmitriev è necessario fare per un attimo un passo indietro.

La Terra, oltre a compiere quotidianamente un giro completo intorno al proprio asse e annualmente un giro completo intorno al Sole, si muove anche, insieme al sistema solare, attraverso la Via Lattea che, a sua volta, si sposta nell’universo. 

L’ipotesi di poter entrare in una regione caratterizzata da condizioni diverse, con un contenuto di energia più elevato, con requisiti forse ostili, non solo quindi non è scartabile, ma è addirittura molto plausibile. 

In fondo perché lo spazio interstellare dovrebbe essere omogeneo? ...