Diciamoci la verità: per decenni abbiamo trattato l’entanglement quantistico come il santone fragile della fisica. “Azione spettrale a distanza”, diceva Einstein scuotendo la testa; un legame indissolubile ma così aristocratico e delicato che bastava un colpo di tosse macroscopico o un minimo sbalzo termico per mandare in fumo la magia, riducendo i qubit a un ammasso di bit tristemente classici. Per non parlare dell’hardware: laboratori che sembrano centrali nucleari in miniatura solo per far dialogare due atomi.

Ebbene, pare che l’universo abbia finalmente deciso di concederci una scorciatoia, un by-pass per la pigrizia intelligente che tanto amo applicare nella mia attività di ricerca. I colleghi teorici della University of Chicago (Pritzker School of Molecular Engineering) hanno appena dimostrato che non serve reinventare la ruota tecnologica o aggiungere strati di costosissimo metallo e specchi per ottenere e controllare stati quantistici complessi e altamente aggrovigliati. La soluzione? Un piccolo “aggiustamento di frequenza”.

Immaginate una stanza piena di atomi pigri racchiusi in una cavità ottica. Invece di torturarli con protocolli ingegneristici astrusi, basta colpirli con lo stesso laser di base e poi, quasi per noia, usare campi magnetici o laser secondari per spostare leggermente i livelli energetici di specifici gruppi di atomi. Modificando semplicemente quali atomi subiscono questo piccolissimo spostamento di energia, il sistema compie il miracolo da solo. Accendi i laser, ti siedi a bere un caffè e aspetti: dopo un po’, il sistema si stabilizza spontaneamente in uno stato quantistico altamente entangled. Una sorta di auto-organizzazione quantistica che farebbe impallidire i vecchi dogmi della fisica dei sistemi chiusi.

La vera ironia della faccenda è che questa “scorciatoia” non solo semplifica la vita a chi deve costruire i computer quantistici o i sensori del futuro, ma rende il legame incredibilmente resiliente. Laddove l’entanglement classico crolla sotto l’effetto della decoerenza ambientale, questo approccio mostra una robustezza sbalorditiva. Inoltre, per estrarre le informazioni non servono rituali esoterici: bastano le vecchie e care misurazioni standard di Ramsey. Abbiamo persino scoperto di poter stabilizzare configurazioni storiche e complesse come lo stato AKLT, teorizzato negli anni ’80 per i materiali magnetici insoliti, ma finora rimasto una chimera pratica per molti.

Insomma, la fisica quantistica applicata ci sta dicendo che la complessità della natura si governa meglio con l’eleganza di un tocco leggero che con la forza bruta della tecnologia ridondante. Un principio che, ne sono certo, risuonerà profondamente anche in chi studia la biologia molecolare e i misteriosi intrecci della neuroimmunologia.

Fonti di verifica scientifica:

• Per i dettagli sulla ricerca teorica della University of Chicago relativa alla generazione semplificata di stati entangled tramite shifting energetico e cavità ottiche: ScienceDaily – Scientists found a surprisingly simple way to create powerful quantum states
• Per un approfondimento sui principi dell’entanglement e i limiti storici della fisica classica rispetto alla meccanica quantistica: Wikipedia – Quantum entanglement

Carlo Makhloufi Donelli
Nato a Villerupt (F) il 12.02.1956 – Studioso e Ricercatore in fisica quantistica applicata a biologia molecolare e neuroimmunologia – Membro del board di ricerca scientifica di diverse organizzazioni nazionali ed internazionali – Ideatore e Coordinatore del progetto EDIPO «Eliminazione isole di plastica oceaniche»