Sondare la realtà delle osservazioni fatte da un'intelligenza quantistica artificiale. Artwork di Anthony Dunnigan.

Introduzione

I fisici quantistici della Griffith University hanno svelato un nuovo paradosso che dice: quando si tratta di certe convinzioni di lunga data sulla natura, “qualcosa deve dare”. La teoria quantistica è praticamente perfetta nel prevedere il comportamento che osserviamo quando facciamo esperimenti su piccoli oggetti come gli atomi. Ma l’applicazione della teoria quantistica a scale molto più grandi degli atomi, in particolare agli osservatori che effettuano le misurazioni, solleva difficili questioni concettuali.

Nuovo Paradosso

In un articolo pubblicato su Nature Physics, un team internazionale guidato dalla Griffith University in Australia ha acuito questi problemi in un nuovo paradosso. “Il paradosso prevede che se la teoria quantistica funzionasse per descrivere gli osservatori, gli scienziati dovrebbero rinunciare a uno dei tre presupposti più cari al mondo“, ha detto il professor associato Eric Cavalcanti, autore senior dell’articolo.

Il primo presupposto è che quando viene effettuata una misurazione, il risultato osservato è un evento unico e reale nel mondo. Questo presupposto esclude, ad esempio, l’idea che l’universo possa dividersi, con risultati diversi osservati in diversi universi paralleli. Il secondo presupposto è che le impostazioni sperimentali possono essere scelte liberamente, permettendoci di eseguire prove randomizzate. E Il terzo presuppostoè che una volta fatta una tale libera scelta, la sua influenza non può diffondersi nell’universo più velocemente della luce“, ha detto.

Ognuno di questi presupposti fondamentali sembra del tutto ragionevole, ed è ampiamente accettato. Tuttavia, è anche opinione diffusa che gli esperimenti quantistici possano essere scalati fino a sistemi più grandi, anche a livello degli osservatori. Ma noi dimostriamo che una di queste convinzioni largamente diffuse deve essere sbagliata! Rinunciare a una qualsiasi di esse ha conseguenze di vasta portata per la nostra comprensione del mondo“.

Prova di principio

Il team ha stabilito il paradosso analizzando uno scenario con particelle quantistiche ben separate e intrecciate combinate con un ‘osservatore’ quantistico – un sistema quantistico che può essere manipolato e misurato dall’esterno, ma che può esso stesso effettuare misurazioni su una particella quantistica.

Sulla base dei tre presupposti fondamentali, abbiamo determinato matematicamente i limiti dei risultati sperimentali possibili in questo scenario. Ma la teoria quantistica, se applicata agli osservatori, prevede risultati che violano questi limiti. Infatti, abbiamo già effettuato un esperimento di prova di principio utilizzando fotoni intrecciati (particelle di luce)”, ha detto la dott.ssa Nora Tischler, autricee sperimentale. “E abbiamo trovato una violazione proprio come previsto dalla teoria quantistica“.

Ma il nostro ‘osservatore’ aveva un ‘cervello’ molto piccolo, per così dire. Ha solo due stati di memoria, che si realizzano come due percorsi diversi per un fotone. Ecco perché lo chiamiamo un esperimento di prova di principio, non una dimostrazione conclusiva in virtù della quale uno dei tre presupposti fondamentali del nostro paradosso deve essere sbagliato“, ha detto.

Per un’attuazione più definitiva del paradosso, il nostro esperimento dei sogni è un esperimento in cui l’osservatore quantistico è un programma di intelligenza artificiale a livello umano che gira su un enorme computer quantistico“, ha detto il professor Howard Wiseman, il leader del progetto e direttore del Griffith’s Centre for Quantum Dynamics, dove hanno sede i team teorici e sperimentali. “Sarebbe un test piuttosto convincente per verificare se la teoria quantistica fallisce per gli osservatori, o se una delle tre ipotesi fondamentali è falsa. Ma questo risultato è probabilmente lontano decenni“.

Il laboratorio del Centre for Quantum Dynamics in cui è stato effettuato l’esperimento fa parte anche del Centre for Quantum Computation and Communication Technology, un centro di eccellenza dell’Australian Research Council Centre of Excellence.

Da tempo è stato riconosciuto che i computer quantistici rivoluzioneranno la nostra capacità di risolvere i difficili problemi computazionali“, ha detto il professor Wiseman. “Ciò di cui non ci siamo resi conto fino a quando non abbiamo iniziato questa ricerca è che possono anche aiutare a rispondere a problemi filosofici difficili – la natura del mondo fisico, il mondo mentale e la loro relazione“.

Citazioni e Approfondimenti

  • New quantum paradox reveals contradiction between widely held beliefs, by Griffith University
  • Kok-Wei Bong et al. A strong no-go theorem on the Wigner’s friend paradox, Nature Physics (2020). DOI: 10.1038/s41567-020-0990-x

1 commento

  1. Trattasi di teorizzazione scientifica di limite di applicabilità quandanche si facesse uso di umana strumentalità (cibernetica) osservativa oltre che umana osservazione, scientifiche. A notare che Indeterminazione è elemento teoricamente contenente Relatività e Gravità, notasi che pura paradossalità di non-esiti (!) deriva da utilizzo di sola teoria dei Quanti senza specificazioni ulteriori interne. Queste non sono contenuto diretto, ma indiretto e doppiamente indiretto; eppure sono contenuto scientifico. In riferire di immutabilità teorica a fronte di caso cibernetico-valutativo aggiunto, assai pregnante per applicazioni e particolari sotanto di astrofisica, è come nel riferire delle partite a scacchi tra giocatore presente e altro cui consegnato piano scritto ad esecutore soltanto… Scacchi elettronici sono sviluppo di questa variante di applicazione in gioco, anziché fogli scritti entro situazioni pure scritte, dunque oggetti cibernetici… quindi ingegneri veri giocatori in assenza, con specifiche massime non di massima… Insomma valutazione fisica di limite fisico mostra la assenza di variazione se a umana osservazione fatta corrispondere cibernetica… Con questa specifica, si capisce come mai sonde in spazi siderali possono registrare presenze submolecolari biotiche offrendo dati da laboratorio per essere inclusi a dati di laboratorio. Ma scienzati biologi in queste ricerche già avevano scoperto polveri vitali cosmiche; ora fisici non se ne meraviglieranno o potranno lavorar meglio assieme a biologi. Insomma studio notevole per evitare azioni teoriche senza risultati raggiungibili e per capire limiti di utilità cibernetiche e per interdisciplinarità, non viceversa.
    M. P.