Luce, FOTONI ed Entanglement (correlazione quantistica)
Che cos’è la LUCE ?
Definizione della parola Luce: dal latino “lux, lucis” dalla radice indoeuropea leuk. in greco leukós , «brillante, bianco». Un particolare significato di luce in greco si ha con (phaos/phōs) la cui radice corrisponde a quella del verbo phainō, che significa “mostrare”, “rendere manifesto”; phos, photos – “luce”, ma indica anche la anche “verità”, la “conoscenza”.
Vedi: Cosa è l’energia + Cosa è veramente la luce
Quando si parla di luce ci si riferisce normalmente alla gamma di radiazione elettromagnetica percepibile dall’occhio umano, con una lunghezza d’onda variabile dai 380 ai 750 nanometri.
Si tratta, in realtà, di una parte dello spettro elettromagnetico, delimitata dalla radiazione ultravioletta (con onde più corte), e dalla radiazione infrarossa (con onde più lunghe).
Corrisponde, in termini di colori, alla gamma dell’arcobaleno, dal rosso al violetto, passando progressivamente attraverso l’arancio, il giallo, il verde, il blu e l’indaco.
Ecco il diagramma del Campo elettromagnetico
L’occhio umano si è evoluto e adattato in modo da essere sensibile alla luce: la radiazione di questa parte dello spettro è prodotta in abbondanza dal sole e non è assorbita dall’atmosfera terrestre, così che raggiunge il suolo.
Tra la luce visibile e le altre forme di radiazione elettromagnetica (come i raggi X e le onde radio) non c’è una differenza sostanziale: si tratta semplicemente di diverse lunghezze d’onda.
A partire dallo sviluppo della teoria quantistica, nel primo quarto del XX secolo, la luce è sempre stata considerata come dotata delle proprietà delle particelle che, in questo caso, vengono chiamate fotoni.
Il fotone è quindi una particella di luce. L’idea di fotone deriva direttamente dalle ricerche sull’effetto fotoelettrico compiuto nel 1905 da Albert Einstein, anche se ci vollero diversi anni per accettare la realtà fisica dei fotoni, che furono così definiti dal fisico e chimico americano Gilbert Lewis.
La principale ragione di tale cospicuo ritardo (a parte la sorpresa e la novità introdotta dall’ipotesi di Einstein, visto che i fisici si erano da tempo abituati a considerare la luce come un’onda) fu la mancanza di conferme sperimentali.
Lo stesso Einstein, nel 1911 affermò: «Insisto sulla natura provvisoria di questo concetto, che non sembra riconciliabile con le conseguenze sperimentalmente verificate della teoria ondulatoria della luce».
L’idea di quanti di luce non piaceva per niente a Robert Millikan, che dedicò una decina d’anni all’esame delle spiegazioni di Einstein sull’effetto fotoelettrico, sperimentato con sempre maggiore accuratezza.
Scoprì così che le teorie alternative fallivano, mentre l’interpretazione di Einstein si rivelava corretta. Senza dubbio, Millikan ebbe di che consolarsi visto che nel 1923 gli fu assegnato il Nobel proprio per queste ricerche.
Einstein fece un’osservazione lungimirante: ”La prossima fase dello sviluppo della fisica teorica ci porterà a una teoria della luce nella quale si avrà una sorta di fusione tra la teoria ondulatoria e la teoria dell’emissione (di particelle/onde)”.
Quello che vedete qui sotto nell’immagine, non è il simbolo Taoista Yin-Yang…è l’immagine di due fotoni che interagiscono nella fase di “entanglement”…
Ecco il link all’articolo su Nature ove è stato pubblicato: https://www.nature.com/articles/s41566-023-01272-3 dal quale abbiamo tratto questo articolo.
Estratto:
Gli stati bifotonici ad alta dimensione sono risorse promettenti per le applicazioni quantistiche, che vanno dalle comunicazioni quantistiche ad alta dimensionalità all’imaging quantistico. Un compito fondamentale è la caratterizzazione completa di questi stati, che generalmente richiede tempo e non è scalabile quando vengono adottati approcci di misurazione proiettiva; Tuttavia, i nuovi progressi nelle tecnologie di imaging a coincidenza consentono di superare queste limitazioni parallelizzando più misurazioni. Qui introduciamo l’olografia digitale bifotonica, in analogia con l’olografia digitale fuori asse, dove l’imaging di coincidenza della sovrapposizione di uno stato sconosciuto con uno stato di riferimento viene utilizzato per eseguire la tomografia dello stato quantistico. Applichiamo questo approccio a singoli fotoni emessi da conversione parametrica spontanea in un cristallo non lineare quando i fotoni di pompa possiedono vari stati quantistici. La tecnica di ricostruzione proposta consente una caratterizzazione più efficiente (tre ordini di grandezza più veloce) e affidabile (una fedeltà media dell’87%) degli stati in basi di modalità spaziali arbitrarie, rispetto agli esperimenti eseguiti in precedenza. L’olografia digitale multifotone può aprire la strada verso l’imaging computazionale dei fantasmi efficiente e accurato e l’elaborazione dell’informazione quantistica ad alta dimensione.
Conclusioni:
In questo lavoro abbiamo introdotto un nuovo approccio per ricostruire la struttura spaziale degli stati correlati di due fotoni. La nostra proposta sfrutta la sovrapposizione coerente di due stati SPDC e la possibilità di immaginare l’ampiezza di questa sovrapposizione con una fotocamera time-stamping. I risultati sperimentali hanno mostrato come, da una singola misurazione, sia possibile recuperare, in post-elaborazione, una grande quantità di informazioni su uno stato spaziale a due fotoni, comprese correlazioni in diversi gradi di libertà, entanglement e decomposizione della modalità spaziale in modo arbitrario basi. Ci siamo concentrati sul caso semplice di SPDC generato da cristalli sottili e, per diversi campi di pompa, abbiamo analizzato OAM e conservazione della parità, stati entangled ad alta dimensione e correlazioni dei modi radiali. I risultati mostrano la superiorità di questa tecnica, rispetto alle tecniche proiettive (ad esempio, quelle nei riferimenti 34,42,45), nel contesto del benchmarking di stati quantistici altamente correlati. Osserviamo che, se una misurazione proiettiva fosse eseguita su un sottospazio 11 × 11, in linea con quelle considerate in questo lavoro per i modi radiali, sarebbero necessari diversi giorni per accumulare le statistiche necessarie sulle proiezioni 1212 a causa dei bassi tassi di conteggio associati con le tecniche con perdite utilizzate per la proiezione della modalità. In confronto, il nostro approccio ci consente di ottenere i dati necessari in pochi minuti, indipendentemente dalla dimensionalità del sottospazio da analizzare (quest’ultima è limitata solo dalla risoluzione della fotocamera).
Notiamo inoltre che, con la fotocamera time-stamping, quando sono presenti correlazioni spaziali, è possibile un’ulteriore sottrazione del fondo migliorando così il rapporto segnale-rumore di questo tipo di misura. Abbiamo così ottenuto un miglioramento di tre ordini di grandezza sul tempo di ricostruzione con alta fedeltà per gli stati bifotonici, ottenendo una fedeltà media pari all’87%. I valori di fedeltà più bassi sono dovuti a preparazioni imperfette della pompa o a una fase spazialmente variabile indesiderata nel fascio di riferimento e non a limitazioni intrinseche della tecnica.
Sebbene la maggior parte dei nostri risultati siano basati su un tipo specifico di stato a due fotoni, abbiamo anche mostrato come sia possibile generalizzare a stati in cui le correlazioni non sono nette. Un ingrediente chiave è generare stati di riferimento con correlazioni spaziali che si sovrappongano bene alle correlazioni nello stato sconosciuto. Le future indagini saranno dedicate alla generalizzazione di questo approccio a stati arbitrari a due e multifotoni, realizzando esperimenti in cui gli stati di riferimento e quelli sconosciuti sono generati da sorgenti distanti. Inoltre, segnaliamo che la stessa tecnica qui presentata può essere applicata per misurare stati bifotonici nei gradi di libertà tempo-frequenza, dove sono stati dimostrati diversi approcci interferometrici. Oltre alla ricostruzione dello stato quantistico, le indagini future saranno dedicate alla generalizzazione del nostro protocollo ad esperimenti di imaging.
Commenti e considerazioni sull’Entanglement quantistico:
In sintesi e linguaggio comprensibile, esso E’ un fenomeno della meccanica quantistica in cui due o più particelle (onde) diventano correlate in modo tale che lo stato di una non possa essere descritto indipendentemente dalle altre, anche se separate da grandi distanze. Questo concetto sfida il principio di località della fisica classica ed è fondamentale per lo sviluppo di tecnologie come la crittografia quantistica e i computer quantistici. La fase di entanglement è il momento in cui le particelle si correlano e condividono uno stato comune.
In altre parole, le proprietà di particelle entangled sono fortemente correlate e una misura sullo stato di una particella (onda) influenzerà istantaneamente lo stato delle altre particelle (onde) anche se sono separate da distanze molto grandi, violando così il concetto di località della fisica classica.
L’entanglement gioca un ruolo chiave nella comprensione della natura della realtà quantistica e delle sue implicazioni filosofiche. La natura non locale dell’entanglement continua a sfidare la nostra comprensione intuitiva del mondo, ma allo stesso tempo offre potenzialità rivoluzionarie per le tecnologie del futuro.
Le particelle entangled sono alla base del teletrasporto quantistico, della crittografia sicura (protocollo BB84) e dei futuri computer quantistici. Albert Einstein definì l’entanglement “spooky action at a distance” (azione spettrale a distanza), a causa delle sue implicazioni controintuitive.
La fase di entanglement si riferisce al processo in cui due o più particelle (onde) diventano entangled tra di loro e condividono correlazioni quantistiche che persistono anche se le particelle (onde) vengono separate spazialmente. Questo stato quantistico condiviso è spesso sfruttato per eseguire calcoli paralleli e per trasmettere informazioni in modo sicuro e criptato.
Analogia con le relazioni umane: Il termine “entanglement” viene reinterpretato per descrivere la profonda interconnessione tra le persone in una relazione. Come le particelle quantistiche, gli individui possono sperimentare una connessione intensa che trascende la distanza fisica, creando sincronicità ed empatia. Tuttavia, è importante distinguere che l’entanglement quantistico è un fenomeno scientifico rigorosamente misurabile, mentre quello umano è un concetto filosofico e poetico, che però è possibile riscontrare anche nelle relazioni umane.
Aspetti filosofici: L’entanglement solleva interrogativi sulla natura della realtà e il significato di “località”. È al centro del dibattito sul realismo scientifico, come mostrato negli esperimenti di Bell, che confermarono l’esistenza delle correlazioni previste dalla meccanica quantistica.
Connessione umana: L’analogia proposta riflette il desiderio di descrivere l’intimità e la sincronia che si verificano in rapporti profondi, ma può essere una indicazione potente per il modo in cui le relazioni influenzano pensieri ed emozioni con l’energia ennessa e le “particelle/onde presenti iche la modulano.
L’analogia è interessante e può ispirare riflessioni poetiche sull’interconnessione umana, è importante ricordare che l’entanglement quantistico è un fenomeno scientifico con proprietà specifiche e misurabili, mentre l’entanglement umano è un concetto più ampio e sfaccettato che coinvolge aspetti emotivi, psicologici e sociali piuttosto complessi, ma estremamente correlati anche a questo aspetto dell’entanglement.
La connessione tra entanglement quantistico e relazioni umane mette in luce come concetti scientifici complessi possano ispirare interpretazioni filosofiche e poetiche, ma ed evidenzia come anche gli antichi conoscevano determinate funzioni della materia nello Spirito, che si manifestano attraverso la legge dello Ynn e lo Yang (attrazione -repulsione).
Nel contesto delle relazioni umane, lo “entanglement” può essere interpretato come la profonda interconnessione e interdipendenza emotiva, mentale e fisica che si sviluppa tra due individui che si uniscono in un rapporto di amore, amichevole, familiare o professionale. Questa unione può comportare un intreccio di destini, pensieri, sentimenti e azioni, che riflette una certa forma di “legame”, “connessione” e quindi “correlazione”, tanto preziosa quanto complessa, tanto più quando i rapporti sono molteplici.
Analogamente all’entanglement quantistico, dove le particelle entangled condividono uno stato comune, anche se separate nello spazio, le persone coinvolte in una relazione possono sperimentare una sorta di “condivisione” di esperienze, emozioni e intimità che vanno oltre la distanza fisica. Questo legame può creare sincronicità, comprensione reciproca profonda e influenze reciproche significative tra gli individui coinvolti; base di questi fenomeni è il legame dell’Amore che si instaura fra gli esseri umani o Persone fisiche.
Ricordiamoci anche che gli umani viventi, cioè le Persone fisiche sono enti creatori secondo questo schema:
Spirito / pensiero + Energia = Materia, ciò significa che lo Spirito è nella materia e la trasforma ma anche viceversa.
Entenglement, dimostrato:
Il satellite cinese Micius è il primo satellite quantistico al mondo, lanciato nell’agosto del 2016 come parte di un progetto per esplorare le applicazioni pratiche della meccanica quantistica, in particolare l’entanglement e la comunicazione sicura basata su questa proprietà.
Entanglement a lunga distanza:
Il satellite Micius è stato utilizzato per creare coppie di fotoni entangled, che sono state poi distribuite a stazioni di ricezione a terra situate a una distanza superiore a 1.200 chilometri. I fotoni entangled mantengono correlazioni quantistiche indipendentemente dalla distanza, dimostrando il potenziale dell’entanglement per superare le limitazioni della trasmissione tradizionale.
Intercontinental Quantum Key Distribution (QKD):
Micius ha consentito la comunicazione sicura tra Cina e Austria su una distanza di 7.600 chilometri. Ciò è stato ottenuto generando chiavi di sicurezza quantistica presso le stazioni di terra in entrambi i paesi. Queste chiavi sono state poi utilizzate per crittografare i dati trasmessi, dimostrando efficacemente la fattibilità di reti di comunicazione globali ultrasicure
Il satellite Micius ha implementato protocolli di Quantum Key
Distribution (QKD), una tecnica di comunicazione che utilizza i principi della meccanica quantistica per generare chiavi di crittografia sicure. Qualsiasi tentativo di intercettare o disturbare i fotoni lungo il percorso è rilevabile, garantendo una comunicazione altamente sicura.
Teletrasporto quantistico: In un esperimento straordinario, Micius è stato utilizzato per dimostrare il teletrasporto quantistico di informazioni sullo stato di un fotone da una stazione terrestre a un satellite a oltre 1.400 chilometri di distanza. Questo esperimento ha mostrato come lo stato quantistico di una particella possa essere trasferito senza un mezzo fisico tradizionale, sfruttando l’entanglement.
Dimostrazione di non-località:
Gli esperimenti condotti con Micius hanno confermato la non-località dell’entanglement, supportando le previsioni della meccanica quantistica e sfidando le concezioni tradizionali di causalità e località spaziale.
Implicazioni pratiche
Crittografia globale: L’uso di Micius ha aperto la strada a reti di comunicazione crittografate globali basate su QKD.
Internet quantistico:
Questo satellite rappresenta un passo avanti verso la realizzazione di un internet quantistico, che permetterebbe la condivisione sicura di informazioni su scala planetaria.
Importanza scientifica
Il successo del progetto Micius non solo ha dimostrato la fattibilità dell’entanglement su scala spaziale, ma ha anche rafforzato l’importanza di applicazioni pratiche della meccanica quantistica, spingendo altri Paesi a investire nella ricerca quantistica.
Il altre parole:
Il satellite Micius, parte del progetto cinese Quantum Experiments at Space Scale (QUESS), rappresenta una pietra miliare nella tecnologia di comunicazione quantistica. Lanciato nell’agosto 2016, ha dimostrato applicazioni pratiche come la distribuzione quantistica delle chiavi (QKD) e la teletrasmissione quantistica, cruciali per lo sviluppo di reti di comunicazione sicure.
Principali risultati ottenuti:
Distribuzione quantistica delle chiavi (QKD) intercontinentale:
Micius ha reso possibile una comunicazione sicura tra Cina e Austria su una distanza di 7.600 chilometri. La distribuzione di chiavi quantistiche è stata realizzata utilizzando stazioni a terra in entrambi i paesi. Queste chiavi sono state utilizzate per cifrare i dati trasmessi, dimostrando la fattibilità di reti globali ultra-sicure.
Teletrasmissione quantistica:
Nel 2017, i ricercatori hanno teletrasportato stati quantistici di fotoni da una stazione terrestre al satellite. Questo esperimento innovativo ha mostrato la possibilità di trasferire informazioni quantistiche su lunghe distanze, una scoperta fondamentale per la costruzione di reti quantistiche scalabili.
Comunicazioni criptate e applicazioni pratiche:
Il satellite ha facilitato la trasmissione di immagini criptate e una videoconferenza intercontinentale di 75 minuti tra Pechino e Vienna. Queste comunicazioni utilizzavano chiavi quantistiche, garantendo una sicurezza elevata contro eventuali intercettazioni. Il ruolo di Micius come “relè affidabile” ha mostrato come sia possibile collegare reti quantistiche locali per creare un’infrastruttura globale.
Implicazioni future:
Questi esperimenti dimostrano il potenziale dei satelliti come Micius per costruire una rete di comunicazione quantistica globale e sicura. Integrando la QKD satellitare con reti quantistiche terrestri, gli scienziati puntano a realizzare un internet quantistico globale, rivoluzionando settori come la sicurezza informatica, la finanza e le comunicazioni governative.
Per approfondire, si può consultare i dettagli sul satellite Micius su SciTechDaily o sul sito ufficiale della China National Space Administration.
La Computazione quantistica
Essa sfrutta i principi della meccanica quantistica, come la sovrapposizione e l’entanglement, per eseguire calcoli in modo più potente rispetto ai computer tradizionali.
Come l’entanglement contribuisce alla computazione quantistica:
Sovrapposizione:
Nei computer classici, i bit possono rappresentare uno stato alla volta: 0 o 1. Nei computer quantistici, i qubit (quantum bits) possono trovarsi in una sovrapposizione di stati, rappresentando contemporaneamente sia 0 che 1. Questo consente ai qubit di eseguire calcoli paralleli su un’enorme quantità di dati contemporaneamente.
Quando due o più qubit sono entangled, lo stato di uno di essi è intrinsecamente legato agli altri, indipendentemente dalla distanza che li separa. Questo collegamento permette di codificare e trasmettere informazioni in modo estremamente efficiente.
Ad esempio:
Se il valore di un qubit entangled viene misurato, si determina immediatamente il valore dell’altro qubit, riducendo significativamente il numero di operazioni necessarie per risolvere problemi complessi.
I qubit entangled amplificano la capacità computazionale, permettendo l’esecuzione di algoritmi avanzati come quello di Shor (fattorizzazione di numeri primi) e Grover (ricerca in database non strutturati).
Simulazioni complesse:
Grazie all’entanglement, i computer quantistici possono simulare sistemi quantistici reali, come molecole e reazioni chimiche, che sarebbero impossibili da modellare con computer classici.
Potenza rispetto ai computer classici:
Nei computer tradizionali, l’aumento del numero di bit porta a un aumento lineare delle capacità di calcolo. Nei computer quantistici, l’entanglement consente un aumento esponenziale della capacità computazionale: con nnn qubit entangled, è possibile rappresentare 2n2^n2n stati contemporaneamente.
Applicazioni chiave:
Ottimizzazione: Risoluzione di problemi complessi, come l’ottimizzazione logistica e finanziaria.
Crittografia: Algoritmi che violano la crittografia classica o garantiscono comunicazioni sicure.
Intelligenza artificiale: Addestramento accelerato di modelli di machine learning.
Limiti e sfide:
Nonostante il potenziale, i computer quantistici attuali sono ancora nella fase sperimentale. La gestione della decoerenza quantistica e l’aumento del numero di qubit entangled stabili rappresentano sfide significative per rendere questa tecnologia più accessibile.
Per ulteriori approfondimenti, potete consultare:
IBM Quantum Computing
Google Quantum AI
MIT Technology Review
Ecco il PDF dell’articolo dal quale è stata estratta parte di questo articolo:
Interferometric imaging of amplitude and phase of spatial biphoton states
Vedi La vita dopo la morte: il cervello è ancora attivo dopo la morte e la scienza lo ha dimostrato:
https://www.lirspa.com/ricerca-scientifica/dopo-la-morte-il-cervello-continua-la-sua-attivita-e-genera-coscienza-la-conferma-da-uno-studio/
Per sintetizzare e ricordare:
Dalla Bibbia nel libro del Genesi al capitolo 1 versetto 1, si legge:
Nel principio (non temporale, ma ideologico, un programma/progetto) Elohim creò i cieli e la terra. 2 E la terra era informe e vuota e le tenebre (mancanza di luce e quindi di informazione) coprivano la faccia dell’abisso (l’infinito vuotoquantomeccanico), e lo spirito (pensiero = informazione del progetto vita) di Elohim, aleggiava (si muoveva e galleggiava) sulla superficie delle acque (a densità molto ma molto inferiore a quella densa che conosciamo sulla Terra **). Ed Elohim disse (il = suono***, vibrazione con la cimatica): 3 ‘Sia la luce !’ E la luce fu (visibile nell’oceano di acqua a bassissima densità che oggi chiamiamo “spazio / etere / vuotoquantomeccanico“). 4 Ed Elohim vide che la luce era buona (cioè visibile); ed Elohim separò la luce dalle tenebre (il progetto di vita eterna si attuò, si rese visibile in ogni sua forma, attraverso la forza della legge della cimatica attuata nella legge universale della dualità ‘Ynn e Yang’ = attrazione/repulsione).
** Acqua a densità minori, diviene vapor acqueo ed a densità ancora più minori, essa si trasforma uno speciale gas che assomiglia oppure è plasma (energia), infatti la parola acqua nella lingua sumera significa, sia “acqua”, sia “generazione”.
*** Suono, definizione: Il suono è una perturbazione di tipo meccanico (variazione di densità e di pressione) del mezzo nel quale esso si propaga, solitamente l’aria e/o nei liquidi più o meno densi. L’onda sonora è generata da un oggetto vibrante (corda, colonna d’aria, membrana, ecc.), che mette in oscillazione/vibrazione le molecole dell’aria, dell’acqua o di un qualsiasi liquido più o meno denso, ma però agisce anche sul sui gas ed anche quindi sul Plasma.
Quindi quello che è scritto nel Genesi, che lo spazio è “acqua” è vero in forma di similitudine, perché l’etere /vuotoquantomeccanico, è un infinito mare/oceano fatto di un tipo di “acqua” molto molto meno densa di quella che conosciamo sulla Terra e che è parte integrante del vuoto quanto meccanico (il vuoto puro non esiste, come non esiste il nulla), che contiene tutto ciò che esiste e questo vuotoquantomeccanico è informatico ed è composto da questa “speciale acqua”, che poi è energia scalare in eterna pulsazione in ogni punto di sè, essendo un onda infinita vibrante/pulsante su sé stessa, quindi in movimento in ogni punto di sé, essa crea dei suoni che generano e creano con il fenomeno della cimatica, tutte le “forme” esistenti, dalle particelle subatomiche fino alle galassie nello spazio infinito e quindi ogni forma che osserviamo più o meno dense, fino alla materia solida, alle galassie, stelle, pianeti ed i viventi che li abitano e che ne sono consapevoli.
