Einstein's brilliant mistake: Entangled states - Chad Orzel

Il brillante errore di Einstein: gli stati correlati - Chad Orzel

Traduttore: marina palmas Revisore: Denise RQ

Albert Einstein played a key role in launching quantum mechanics

Albert Einstein ebbe un ruolo chiave nel promuovere la meccanica quantistica

through his theory of the photoelectric effect

attraverso la teoria dell'effetto fotoelettrico

but remained deeply bothered by its philosophical implications.

ma continuò a preoccuparsi per le sue implicazioni filosofiche.

And though most of us still remember him for deriving E=MC^2,

E nonostante sia ricordato per aver ricavato E=MC^2,

his last great contribution to physics was actually a 1935 paper,

il suo ultimo grande contributo alla fisica fu un saggio del 1935,

coauthored with his young colleagues Boris Podolsky and Nathan Rosen.

in collaborazione con i colleghi Boris Podolski e Nathan Rosen.

Regarded as an odd philosophical footnote well into the 1980s,

Considerato come un'insolita postilla filosofica fino agli anni '80,

this EPR paper has recently become central to a new understanding of quantum physics,

ora il saggio EPR è diventato fulcro di una reinterpretazione della quantistica,

with its description of a strange phenomenon

grazie alla descrizione di uno strano fenomeno

now known as entangled states.

conosciuto come stato di entanglement.

The paper begins by considering a source that spits out pairs of particles,

Il saggio inizia con l'analisi

di una fonte che emette coppie di particelle,

each with two measurable properties.

ognuna con due proprietà misurabili.

Each of these measurements has two possible results

Entrambe le misurazioni hanno due risultati possibili

of equal probability.

di eguale probabilità.

Let's say zero or one for the first property,

Diciamo zero o uno per la prima proprietà,

and A or B for the second.

e A o B per la seconda.

Once a measurement is performed,

Una volta effettuata la misurazione

subsequent measurements of the same property in the same particle

le misurazioni successive

di quella proprietà nella stessa particella

will yield the same result.

daranno lo stesso risultato.

The strange implication of this scenario

La strana implicazione di questo scenario

is not only that the state of a single particle

non è solo che lo stato di una singola particella

is indeterminate until it's measured,

è indeterminato finché non viene misurato,

but that the measurement then determines the state.

ma che la misurazione ne determini allora lo stato.

What's more, the measurements affect each other.

C'è di più: le misurazioni influiscono l'una sull'altra.

If you measure a particle as being in state 1,

Misurando una particella che vi risulta nello stato 1

and follow it up with the second type of measurement,

e proseguendo con il secondo tipo di misurazione

you'll have a 50% chance of getting either A or B,

avrete il 50% di probabilità di ottenere A o B,

but if you then repeat the first measurement,

ma se ripetete la prima misurazione

you'll have a a 50% chance of getting zero

avrete un 50% di possibilità di ottenere 0

even though the particle had already been measured at one.

anche se la particella era già stata misurata a 1.

So switching the property being measured scrambles the original result,

Quindi il cambio di proprietà da misurare altera il risultato originale,

allowing for a new, random value.

permettendo un nuovo valore casuale.

Things get even stranger when you look at both particles.

Le cose si fanno ancora più strane se esaminate entrambe le particelle.

Each of the particles will produce random results,

Ognuna produce risultati casuali,

but if you compare the two,

ma se le paragonate

you will find that they are always perfectly correlated.

scoprirete che sono sempre perfettamente correlate.

For example, if both particles are measured at zero,

Ad esempio, se entrambe le particelle sono misurate a zero

the relationship will always hold.

ci sarà sempre una relazione tra loro.

The states of the two are entangled.

I loro stati sono entangled.

Measuring one will tell you the other with absolute certainty.

Misurandone uno si saprà l'altro con certezza assoluta.

But this entanglement seems to defy Einstein's famous theory of relativity

Ma l'entanglement contrasta la teoria della relatività di Einstein

because there is nothing to limit the distance between particles.

poiché nulla limita la distanza tra particelle.

Se ne misurate una a New York alle 12,

If you measure one in New York at noon,

and the other in San Francisco a nanosecond later,

e l'altra a San Francisco un nanosecondo più tardi,

they still give exactly the same result.

daranno comunque lo stesso risultato.

But if the measurement does determine the value,

Ma se è la misurazione a determinarne il valore,

then this would require one particle sending some sort of signal to the other

ciò richiederebbe che una particella mandi una sorta di segnale all'altra

at 13,000,000 times the speed of light,

13 milioni di volte più veloce della luce,

which according to relativity, is impossible.

che, secondo la relatività, è impossibile.

For this reason, Einstein dismissed entanglement as "spuckafte ferwirklung,"

Per questo, Einstein considerava l'entanglement una "spuckafte ferwirklung"

or spooky action at a distance.

cioè una azione spettrale a distanza.

He decided that quantum mechanics must be incomplete,

Pensava che la quantistica dovesse essere incompleta,

a mere approximation of a deeper reality in which both particles

un'approssimazione di una realtà più complessa

in cui entrambe le particelle

have predetermined states that are hidden from us.

hanno stati predeterminati che non possiamo conoscere.

Supporters of orthodox quantum theory lead by Niels Bohr

I sostenitori ortodossi della teoria quantistica

capitanati da Niels Bohr

maintained that quantum states really are fundamentally indeterminate,

affermavano che gli stati quantistici sono davvero sostanzialmente indeterminati

and entanglement allows the state of one particle

e che l'entanglement permette allo stato di una particella

to depend on that of its distant partner.

di dipendere da quello della sua partner.

For 30 years, physics remained at an impasse,

Per 30 anni la fisica restò in un'impasse,

until John Bell figured out that the key to testing the EPR argument

fino a che John Bell capì che la chiave per provare le tesi dell'EPR

was to look at cases involving different measurements on the two particles.

è esaminare i casi che coinvolgono diverse misurazioni nelle due particelle.

The local hidden variable theories favored by Einstein, Podolsky and Rosen,

Le teorie delle variabili nascoste locali promosse da Einstein, Podolsky e Rosen,

strictly limited how often you could get results like 1A or B0

limitavano strettamente quanto spesso si possono ottenere risultati come 1A o B0

because the outcomes would have to be defined in advanced.

dal momento che i risultati dovrebbero essere definiti in anticipo.

Bell showed that the purely quantum approach,

Bell dimostrò che il mero approccio quantistico,

where the state is truly indeterminate until measured,

in cui lo stato è davvero indeterminato finché non viene misurato,

has different limits and predicts mixed measurement results

ha molti limiti e predice risultati di misurazione misti

that are impossible in the predetermined scenario.

che sono impossibili nello scenario predeterminato.

Once Bell had worked out how to test the EPR argument,

Una volta che Bell sviluppò come testare le teorie EPR,

physicists went out and did it.

i fisici iniziarono a provarci.

Beginning with John Clauster in the 70s and Alain Aspect in the early 80s,

A partire da John Clauster e Alain Aspect tra gli anni '70 e '80

dozens of experiments have tested the EPR prediction,

dozzine di esperimenti hanno testato il pronostico dell'EPR

and all have found the same thing:

e tutte hanno provato la stessa cosa:

quantum mechanics is correct.

la meccanica quantistica è corretta.

The correlations between the indeterminate states of entangled particles are real

Le correlazioni tra gli stati entangled indeterminati delle particelle sono reali

and cannot be explained by any deeper variable.

e non possono essere spiegate da nessuna variabile più complessa.

The EPR paper turned out to be wrong but brilliantly so.

Il saggio EPR si rivelò errato ma in una maniera brillante.

By leading physicists to think deeply about the foundations of quantum physics,

Spingere i fisici a pensare a fondo ai fondamenti della fisica quantistica,

it led to further elaboration of the theory

li portò a elaborazioni successive della teoria

and helped launch research into subjects like quantum information,

e aiutò a promuovere ricerche in ambiti come l'informatica quantistica,

now a thriving field with the potential to develop computers of unparalleled power.

un campo in crescita, con il potenziale

di creare computer con potenze incomparabili.

Unfortunately, the randomness of the measured results

Purtroppo la casualità dei risultati calcolati

prevents science fiction scenarios,

impedisce scenari fantascientifici,

like using entangled particles to send messages faster than light.

come l'utilizzo di particelle entangled

per mandare messaggi più veloci della luce.

So relativity is safe, for now.

Quindi la relatività è al sicuro, per ora.

But the quantum universe is far stranger than Einstein wanted to believe.

Ma l'universo quantistico è più strano di quanto Einstein credesse.