Sulla non località della meccanica
quantistica
Vedere nel buio
• Due fisici dell’Università di Tel Aviv, Elitzur e Vaidman,
hanno proposto un interessante esperimento ideale, che,
con qualche modifica, è poi diventato un esperimento
reale.
B
L
Rivelatore
Divisore di
fascio
Specchio
• Vogliamo calcolare le probabilità che il fotone raggiunga
ciascuno dei due rivelatori
• Ci serviremo di una informazione essenziale, che non
giustificheremo: ogni riflessione sul vetro del divisore di
fascio comporta una rotazione di 90o dell’ampiezza di
probabilità.
• Al contrario, se il fotone attraversa il divisore, la direzione
della freccia rimane inalterata
• La differenza tra i due percorsi sta tutta nel passaggio
attraverso i divisori. Negli altri tratti del percorso, che sono
identici, non viene creato alcuno sfasamento.
Probabilità che il fotone giunga in L
Fotone in L
Percorso 1
Percorso 2
Dopo il
primo
divisore
Dopo il
secondo
divisore
Ampiezza
risultante
Probabilità che il fotone giunga in B
Fotone in B
Dopo il
primo
divisore
Dopo il
secondo
divisore
Ampiezza
risultante
Percorso 1
0
Percorso 2
• Supponiamo ora di interrompere il cammino superiore con
un sassolino opaco, in modo che i due percorsi non siano
più alternativi e si perda l’interferenza quantistica.
B
L
• Su 100 fotoni inviati nel dispositivo, mediamente 50
vengono riflessi dal primo divisore e vanno a sbattere
contro il sasso, gli altri 50 vengono trasmessi, raggiungono
il secondo rivelatore in cui c’è un’ulteriore divisione, per
cui 25 vanno in B e 25 in L.
• Il rivelatore B, che in assenza del sassolino non poteva
essere illuminato, raccoglie ora mediamente un quarto dei
fotoni immessi nel dispositivo.
• Se mandiamo un solo fotone, esso ha in presenza del
sassolino probabilità pari al 25% di raggiungere B,
ovviamente senza toccare il sassolino. Se siamo fortunati,
il fotone giunge in B e ci informa che il secondo percorso è
intralciato da qualcosa, senza che ci sia stata alcuna
interazione fisica.
• La meccanica quantistica si differenzia dalla meccanica
classica anche per questa straordinaria possibilità di
eseguire misure senza interagire col sistema fisico in
questione. Essa è una teoria non locale.
• Il comportamento del fotone che giunge in B è influenzato
dalla presenza del sasso in un punto dello spazio che può
essere anche molto lontano (si pensi a un interferometro
di grandi dimensioni, un anno luce per lato).
• È teoricamente possibile far crescere la probabilità che il
fotone raggiunga B fin quasi alla certezza.
• Addirittura si sta pensando di creare nuove tecniche
fotografiche che permettano di catturare l’immagine di un
oggetto senza esporlo alla luce!
