La svolta matematica semplifica l'esplorazione dell'entanglement quantistico

L'entanglement quantistico è forse uno dei fenomeni più intriganti conosciuti dalla fisica. Descrive come i destini di più particelle possono intrecciarsi, anche se separati da grandi distanze. È importante sottolineare che le distribuzioni di probabilità necessarie per definire gli stati quantici di queste particelle si discostano dalle curve a forma di campana o "gaussiane" che sono alla base di molti processi naturali. Le curve non gaussiane non si applicano solo ai sistemi quantistici. Possono anche essere composti da miscele di curve gaussiane regolari, producendo difficoltà per i fisici che studiano l'entanglement quantistico. In una nuova ricerca pubblicata in EPJ D, Shao-Hua Xiang e colleghi dell'Università Huaihua in Cina propongono una soluzione a questo problema. Suggeriscono un insieme aggiornato di equazioni che consente ai fisici di verificare facilmente se uno stato non gaussiano è veramente quantico.

La svolta matematica semplifica l'esplorazione dell'entanglement quantistico

La svolta matematica semplifica l'esplorazione dell'entanglement quantistico

Tecniche matematiche aggiornate in grado di distinguere tra due tipi di "curva non gaussiana" potrebbero rendere più semplice per i ricercatori lo studio della natura dell'entanglement quantistico.

L'entanglement quantistico è forse uno dei fenomeni più intriganti conosciuti dalla fisica. Descrive come i destini di più particelle possono intrecciarsi, anche se separati da grandi distanze. È importante sottolineare che le distribuzioni di probabilità necessarie per definire gli stati quantici di queste particelle si discostano dalle curve a forma di campana o "gaussiane" che sono alla base di molti processi naturali. Le curve non gaussiane non si applicano solo ai sistemi quantistici. Possono anche essere composti da miscele di curve gaussiane regolari, producendo difficoltà per i fisici che studiano l'entanglement quantistico. In una nuova ricerca pubblicata in EPJ D, Shao-Hua Xiang e colleghi dell'Università Huaihua in Cina propongono una soluzione a questo problema. Suggeriscono un insieme aggiornato di equazioni che consente ai fisici di verificare facilmente se uno stato non gaussiano è veramente quantico.

Mentre i fisici fanno più scoperte sulla natura dell'entanglement quantistico, stanno rapidamente facendo progressi verso applicazioni avanzate nei campi della comunicazione e del calcolo quantistici. L'approccio adottato in questo studio potrebbe dimostrare di accelerare il ritmo di questi progressi. Xiang e colleghi riconoscono che mentre tutti gli sforzi precedenti per distinguere tra entrambi i tipi di curva non gaussiana hanno avuto un certo successo, le loro scelte di curve gaussiane come punto di partenza finora hanno significato che nessuno approccio ha ancora dimostrato di essere completamente efficace. Sulla base dell'argomentazione secondo cui non ci può essere alcun riferimento gaussiano veramente affidabile per uno stato non gaussiano realmente quantistico, i ricercatori presentano un nuovo quadro teorico.

Nel loro approccio, il team di Xiang ha codificato le caratteristiche non gaussiane nella matematica delle funzioni di distribuzione di "Wigner", che sono correlate alle distribuzioni di probabilità delle particelle quantistiche. Le loro equazioni aggiornate hanno rimosso molte delle complicazioni tipicamente coinvolte nella determinazione di curve non gaussiane dai punti di riferimento gaussiani; semplificando notevolmente i calcoli coinvolti. Se le loro tecniche vengono ampiamente accettate, potrebbero consentire ai ricercatori di studiare e sfruttare in modo più efficace uno dei fenomeni più misteriosi conosciuti dalla fisica.


Riferimento: “Un metodo per stimare in modo efficiente non Gaussianità di stati quantistici continuo-variabile” di Shao-Hua Xiang, Yu-Jing Zhao, Cheng Xiang, Wei Wen e Xue-Wen lungo 10 novembre 2019, European Physical Journal D .
DOI: 10.1140 / epjd / e2019-100421-6