Entanglement Quantistico ed entropia

Dicembre 1st, 2021 | by Marcello Colozzo |

entanglement quantistico,entropia
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Abbiamo avuto più volte occasione di asserire che attraverso processi di Entanglement Quantistico non è possibile trasmettere informazione. Fondamentalmente, ciò è dovuto al fatto che la trasmissione di "informazione" richiede un trasferimento di energia, e quest'ultimo non può avvenire a velocità superluminale, come stabilito dalla Relatività Speciale.
A questo punto, sorge spontanea la domanda: «Qual è il ruolo dell'entropia, visto che parliamo di "informazione"?».
La questione è maledettamente spinosa, per cui procediamo per gradi facendo riferimento al testo del fisico Pagels - Il codice cosmico.

Rammentiamo, innanzitutto, che per quanto visto in precedenza, un sistema quantistico Sq è caratterizzato da due evoluzioni temporali distinte:

  • Processo U.

    È l'evoluzione dinamica della funzione d'onda ψ o ciò che è lo stesso, del vettore di stato |ψ> dell'appropriato spazio di Hilbert associato a Sq. Si tratta di un processo deterministico.

  • Processo R.

    Qui "R" sta per «riduzione del pacchetto d'onde», ove quest'ultimo è la funzione d'onda di cui al punto precedente, espressa come sovrapposizione lineare di particolari stati quantistici (autostati) nei quali la grandezza fisica in istudio (grandezza osservabile), assume valori determinati (i cosiddetti autovalori). Mentre il processo U conserva la predetta sovrapposizione i cui coefficienti forniscono le probabilità di trovare uno degli autovalori in seguito a una misura, il processo R distrugge la sovrapposizione, innescando la riduzione (o collasso) di ψ in uno degli autostati dell'osservabile. Si tratta, dunque, di un processo aleatorio.

Una ulteriore differenza tra U ed R, deriva dal fatto che U avviene con continuità (in quanto soluzione di un'equazione differenziale), mentre R presenta una evidente discontinuità. Inoltre, il carattere aleatorio di R distrugge il determinismo fisico: a parità di stato iniziale, ripetendo N volte l'esperimento (i.e. la misura della stessa osservabile) ci aspettiamo valori diversi.

Nell'interpretazione ortodossa della meccanica quantistica (interpretazione di Copenaghen), la funzione d'onda ψ non alcun significato oggettivo, ma esprime solo una «potenzialità» di Sq. Ed è solo l'operazione di misura e quindi, il processo R, a rendere oggettiva la funzione ψ collassata in una delle autofunzioni dell'osservabile (autostati). Ne consegue che Copenaghen assegna un'oggettività solo agli autostati. Inoltre, per bypassare la spinosa questione dell'coscienza dell'osservatore/sperimentatore, Copenaghen schematizza l'atto di misura eseguito da un osservatore cosciente, attraverso un processo irreversibile (nel senso della termodinamica) che restituisce una "informazione" relativa a Sq per così dire, «stampata» a scala macroscopico.
Quindi:

Il processo R determina un processo irreversibile che rappresenta l'acquisizione di una informazione.

Secondo Pagels, la dicotomia micro/macro si manifesta proprio attraverso la capacità del mondo macroscopico di acquisire informazione mediante il "gioco dell'entropia" (irreversibilità). Ciò non può essere realizzato a scala submicroscopica, in quanto l'entropia è una grandezza statistica, i.e. definita solo per sistemi macroscopici ovvero costituiti da un numero straordinariamente grande di costituenti elementari.

In parole povere, per Copenaghen sono i processi irreversibili gli unici a fornire un «criterio di realtà» per gli eventi a scala submicroscopica.
Tale argomentazione sembra l'unica strada percorribile partendo dalla dicotomia oggettivo/non oggettivo per ciò che riguarda rispettivamente gli autostati e gli stati quantistici in cui "vive" un sistema Sq. Di contro, i fisici Ernst Specker e Simon Kochen propongono un nuovo paradigma basato sulla logica quantistica reinterpretando la predetta dicotomia.

Nel caso dell'entanglement quantistico, pur non avendo trasferimento di informazione, quest'ultima viene comunque acquisita in modalità nonlocale dai rispettivi sperimentatori che possono trovarsi ad anni luce di distanza

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