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Come svelare la realtà quantistica?

Il gatto di Schrödinger rappresenta un grande dilemma della meccanica quantistica: il gatto è davvero vivo e morto oppure è la stranezza che domina la nostra mente? Si tratta di un paradosso o meglio di un esperimento mentale ideato nel 1935 da Erwin Schrödinger allo scopo di illustrare come l’interpretazione “ortodossa” della meccanica quantistica (interpretazione di Copenaghen) fornisca risultati paradossali se applicata ad un sistema fisico macroscopico. Oggi, partendo da questi interrogativi, alcuni ricercatori dell’University of Qeensland hanno fatto alcuni passi avanti per rispondere a queste domande.

Cosa si cela sotto la funzione d’onda “psi”? E’ uno degli obiettivi principali dei teorici verso la ricerca della realtà quantistica. Credit: Benjamin Duffus e Martin Ringbauer

Utilizzando gli stati quantici (quadridimensionali) dei fotoni, e sottoponendoli a misure molto precise, gli scienziati hanno escluso la popolare credenza che descrive il gatto come morto e vivo contemporaneamente, assumendo invece che essa sia proprio dovuta ad una mancanza di conoscenze circa il suo stato fisico reale. Così come tutti gli oggetti che appartengono al mondo dei quanti, anche il gatto è descritto dalla funzione d’onda quantistica. Tuttavia, nonostante la funzione d’onda rappresenti lo strumento di base che ci permette di descrivere i sistemi fisici nella meccanica quantistica, non è ancora chiaro che cosa essa sia realmente. La domanda è: si tratta solo di una conoscenza limitata dello stato reale di un sistema fisico oppure essa si trova in corrispondenza diretta con questa realtà quantistica? E poi, esiste davvero una realtà oggettiva?

Questo dibattito è rimasto puramente teorico per decenni fino a che tre teorici della meccanica quantistica hanno proposto di recente una serie di test sperimentali per rispondere a queste domande. Il loro approccio permette di verificare se le varie interpretazioni della funzione d’onda possano spiegare il perché non possiamo dire nulla sugli stati quantici presi singolarmente, un argomento centrale della teoria dei quanti. I risultati suggeriscono che, se esiste una realtà oggettiva, la funzione d’onda deve corrispondere esattamente a questa realtà. In altre parole, il gatto di Schrödinger si troverà in uno stato fisico dove esiste sia vivo che morto.

Insomma, man mano che le misure saranno migliorate, i fisici avranno due possibili interpretazioni circa la funzione d’onda: o essa è effettivamente reale oppure non lo è.

University of Queensland: Quantum Reality Check
Nature: Measurements on the reality of the wavefunction
arXiv: Measurements on the reality of the wavefunction