Non è la somma che fa il totale

Cambiando l’ordine degli addendi il risultato cambia: nella fisica quantistica la proprietà commutativa dell’addizione può essere stravolta.

Uno studio pubblicato su Science da ricercatori italiani e britannici ha dimostrato che sottrarre e aggiungere un fotone in un fascio di luce può avere come risultato finale un aumento del numero totale di particelle e l’entità di questo incremento è differente a seconda dell’ordine in cui vengono effettuate le due operazioni. Questo comportamento, possibile solo in sistemi governati dalle leggi della fisica quantistica, è stato verificato in particolare su un tipo di luce simile a quella di una lampadina o del Sole.

Per la realizzazione dell’esperimento, i ricercatori dell’Istituto Nazionale di Ottica Applicata di Firenze e dell’Università di Belfast (Irlanda) hanno utilizzato sofisticati mezzi per creare e distruggere i fotoni. Speciali sensori hanno poi consentito di sottrarre e aggiungere un singolo fotone a un impulso luminoso in modo assolutamente preciso. Le proprietà quantistiche della luce erano già note, ma la novità dell’esperimento sta nell’essere riusciti a descrivere con esattezza lo stato finale del fascio di luce. Ciò è stato possibile tramite un sistema chiamato “tomografia quantistica” che, in analogia con il metodo utilizzato in medicina, è in grado di analizzare e confrontare la struttura iniziale e finale del fascio di luce e la distribuzione dei fotoni che lo compongono.

Secondo Marco Bellini, tra gli autori dello studio, avere a disposizione luce “su misura” può spianare la strada a una serie di applicazioni pratiche che vanno dalla costruzione dei velocissimi computer quantistici alla cosiddetta crittografia quantistica, un sistema di comunicazione che si basa sul principio di indeterminazione delle particelle come gli elettroni e i fotoni. (s.s.)