Il Premio Nobel per la Fisica 2022 a tre fisici che hanno posto le basi per i computer quantistici

L'Accademia Reale delle Scienze di Svezia ha annunciato che il Premio Nobel per la Fisica del 2022 andrà a tre ricercatori per via delle loro scoperte nel campo della fisica quantistica e per aver aperto la strada allo sviluppo dei computer quantistici. John Clauser, Alain Aspect e Anton Zeilinger hanno contribuito in modi diversi allo sviluppo della fisica quantistica, in particolare nell'ambito sperimentale, sviluppando esperimenti che hanno portato a una migliore comprensione dei fenomeni quantistici che ora vengono usati per far funzionare i computer quantistici.

Il Premio Nobel per la Fisica per le scoperte che hanno portato ai computer quantistici

Il sito dell'Accademia Reale delle Scienze di Svezia riporta che il premio è stato conferito a Clauser, Aspect e Zeilinger "per gli esperimenti con i fotoni in entanglement, per aver stabilito la violazione delle disuguaglianze di Bell e per aver dato inizio alle scienze dell'informazione quantistica". Il premio è dunque assegnato esplicitamente per aver portato alla creazione dei computer quantistici, non solo per aver contribuito al progresso della teoria quantistica in generale.

Le disuguaglianze di Bell citate dall'Accademia sono uno dei risultati del teorema di Bell, secondo il quale non esistono le cosiddette "variabili locali": in altri termini, viene confutata l'idea che una particella possa essere influenzata solo dall'ambiente immediatamente circostante. Il risultato è quello che oggi chiamiamo entanglement, ovvero la possibilità di "legare" due particelle e far sì che i cambiamenti su una si riflettano anche sull'altra, indipendentemente dalla distanza.

A dimostrare per primo che la realtà violi le disuguaglianze di Bell, e che non esistono dunque variabili locali, fu John Clauser nel 1972, con esperimenti i cui risultati supportavano chiaramente quest'ipotesi e davano quindi un riscontro sperimentale a un lavoro fino ad allora teorico.

Gli esperimenti di Clauser non chiudevano però tutte le porte possibili alle variabili locali. Furono gli esperimenti di Alain Aspect a sviluppare ulteriormente la metodologia per chiudere un'importante scappatoia, cambiando le modalità di misurazione dopo che la coppia di particelle entangled aveva lasciato la propria sorgente e verificando così che non potevano essere le modalità preesistenti a influenzare il risultato.

È invece a Zeilinger che dobbiamo la conferma sperimentale del cosiddetto "teletrasporto quantistico", ovvero della possibilità di trasferire uno specifico stato quantistico da una particella a un'altra a distanza, cosa che corrisponde di fatto a "teletrasportare" la particella stessa. Per ulteriori dettagli, vi invitiamo a leggere la notizia che pubblicammo sul primo teletrasporto quantistico a 44 km di distanza.

Proprio questi esperimenti hanno aperto la porta alla creazione dei computer quantistici, perché hanno dimostrato che è possibile creare l'entanglement tra due particelle e che lo stato di queste resta legato indipendentemente dalla distanza: si tratta di una delle basi del funzionamento dei moderni computer quantistici.

Resta comunque moltissimo lavoro da compiere in questo ambito, sia a livello teorico, sia a livello pratico. Oggi cominciamo a vedere i primi risultati pratici tangibili degli esperimenti condotti cinquant'anni fa; appare lecito aspettarsi che ci vorrà meno tempo per vedere computer quantistici di grande potenza di calcolo apparire in futuro, ma dall'altro lato c'è anche la consapevolezza che ci vorranno ancora diversi decenni.