L\u2019entanglement \u00e8 uno dei fenomeni pi\u00f9 caratteristici della meccanica quantistica: due o pi\u00f9 particelle si collegano in modo tale che misurando lo stato di una si determina istantaneamente lo stato dell’altra, anche se si trovano a grandissima distanza, sfidando le leggi della fisica classica.<\/p>\n
Generare questo tipo di legame tra la luce e il movimento di un oggetto materiale \u00e8 da tempo uno degli obiettivi della ricerca fisica, in particolare nel campo noto come optomeccanica quantistica. Ed \u00e8 verso questo traguardo che si inserisce la ricerca degli scienziati del Dipartimento di Fisica e Astronomia<\/b> dell\u2019Universit\u00e0 di Firenze<\/b> e dell\u2019Istituto Nazionale di Ottica <\/b>(CNR-INO), con il sostegno dell\u2019Istituto Nazionale di Fisica Nucleare <\/b>(INFN) e del Laboratorio europeo di spettroscopia non lineare<\/b> (LENS). Il team \u00e8 riuscito a dimostrare l\u2019osservazione di un entanglement stazionario tra il movimento di una nanosfera di vetro e la luce trasmessa da una cavit\u00e0 ottica.<\/p>\n
I risultati della ricerca sono stati pubblicati su Science<\/i> in un articolo (doi:\u00a010.1126\/science.aeh1375) che vede come corresponding author<\/i> Francesco Marin<\/b>, docente Unifi di Fisica sperimentale della materia, e come ulteriori autori Quentin Deplano<\/b> (Unifi), Antonio Pontin<\/b> (CNR-INO) e Francesco Marino<\/b> (CNR-INO).<\/p>\n
Nell\u2019esperimento, una sfera di vetro di circa 100 nanometri di diametro viene mantenuta sospesa nel vuoto mediante una pinzetta ottica (un fascio laser fortemente focalizzato), e posta all\u2019interno di una cavit\u00e0 ottica formata da una coppia di specchi, mantenuta a temperatura ambiente. Due diversi laser svolgono ruoli complementari: uno raffredda e stabilizza il moto della particella, mentre l\u2019altro genera le correlazioni quantistiche responsabili dell\u2019entanglement<\/i>.<\/p>\n
\u201cL\u2019aspetto pi\u00f9 rilevante \u00e8 che le correlazioni non rimangono confinate nella cavit\u00e0: vengono trasferite alla luce che ne esce e si propaga nello spazio. In questo modo il moto della nanosfera, un sistema quantistico localizzato, viene collegato a un campo luminoso che pu\u00f2 trasportare informazione verso un altro luogo\u201d afferma Marin.<\/p>\n
La prova dell\u2019avvenuto entanglement<\/i> giunge dall\u2019analisi del parametro di separabilit\u00e0. Mentre per correlazioni classiche questo valore non pu\u00f2 scendere sotto la soglia dell\u2019unit\u00e0, nell\u2019esperimento \u00e8 sceso fino a un valore minimo di 0,918 \u00b1 0,029, confermando la natura quantistica del legame. Il fenomeno ha mostrato, inoltre, una notevole stabilit\u00e0 su una banda di frequenza superiore a 40 kilohertz.<\/p>\n
\u201cUn altro elemento importante della ricerca \u2013 spiega il docente Unifi \u2013 \u00e8 che l\u2019esperimento funziona in regime stazionario e a temperatura ambiente, senza richiedere complesse condizioni criogeniche. Questo rende i sistemi optomeccanici levitati particolarmente promettenti per il trasferimento e l\u2019immagazzinamento di stati quantistici\u201d.<\/p>\n
\u201cConnettere un oggetto materiale stazionario con un campo luminoso \u2018volante\u2019 che viaggia nello spazio apre prospettive rivoluzionarie \u2013 aggiunge Deplano \u2013.\u00a0 Il moto della nanosfera potr\u00e0 fungere da memoria quantistica, capace di immagazzinare l\u2019informazione trasportata dalla luce per poi rilasciarla nei futuri computer e nelle reti quantistiche\u201d.<\/p>\n
\u201cOltre alle ricadute tecnologiche \u2013 conclude \u2013 la capacit\u00e0 di controllare stati quantistici in oggetti massicci a temperatura ambiente permette di esplorare la sottile linea di confine tra il microcosmo quantistico e il mondo macroscopico, spingendosi fino a futuri test sulla gravit\u00e0 quantistica\u201d.<\/p>\n
La ricerca \u00e8 stata finanziata da fondi PNRR, tramite i progetti National Quantum Science and Technology Institute <\/b>(Unifi) e Integrated Infrastructure Initiative in Photonic and Quantum Sciences <\/b>(CNR-INO).<\/p>\n