“Il funzionamento di questo dispositivo si basa su un’idea di Richard Feynman. Quando questi cominciò a studiare la fisica quantistica, notò che, qualora una particella viaggi da un punto A ad un punto B, non segue necessariamente un’unica traiettoria. In realtà, si muove contemporaneamente lungo tutti i percorsi disponibili. Abbiamo sviluppato e adattato questa deduzione per cercare di sistematizzare il futuro”, spiega Jayne Thompson dell’Università nazionale di Singapore.
Molti processi che avvengono nella nostra società o in natura, come il movimento di flussi atmosferici o le fluttuazioni del mercato azionario, non possono essere spiegati impiegando classici modelli lineari o un insieme di equazioni. Tutti questi processi, come dicono i matematici, sono fenomeni caotici o stocastici.
Un esempio lampante è il cosiddetto Effetto farfalla, scoperto dal celebre matematico e meteorologo Edward Lorenz nel 1961 mentre cercava di fare le previsioni del tempo. Lo studioso scoprì che piccole variazioni dei parametri iniziali modificavano sensibilmente il risultato della previsione.
Fu Lorenz stesso a paragonare queste variazioni al modo in cui il battito delle ali di un gabbiano o di una farfalla in un punto della Terra possa modificare completamente il tempo in un altro punto del pianeta per un giorno, una settimana o persino più tempo. Così nacque la teoria del caos contemporanea la quale descrive il comportamento di tali sistemi non lineari.
“Il numero di alternative possibili di un evento può crescere in maniera esponenziale. Ad esempio, immaginatevi di dover fare due scelte casuali ogni minuto. In meno di mezz’ora avrete già più di 14 milioni di futuri alternativi e in un giorno il loro numero supererebbe quello degli atomi dell’Universo”, spiega Mile Gu, collega di Thompson all’Università di Singapore.
Tutto questo, osservano i fisici, limita in maniera importante le possibilità di calcolo delle proprietà di tali sistemi da parte dei computer tradizionali. Tuttavia, da questo problema non sono interessati i sistemi di calcolo quantistico grazie a una loro proprietà ben nota a tutti tramite il paradosso del gatto di Schrödinger.
Questo animale frutto dell’invenzione si trova in uno stato di cosiddetta sovrapposizione, ovvero è al contempo vivo e morto, il che rappresenta due possibili scenari per lo sviluppo futuro degli eventi.
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I ricercatori singaporiani e i loro colleghi australiani hanno appurato se fosse possibile impiegare oggetti quantistici che si trovano in sovrapposizione per prevedere diversi processi stocastici.
Per far ciò hanno creato un dispositivo comprensivo di laser, un prisma, uno specchio e diversi altri meccanismi luminosi che ha permesso loro di “aggrovigliare” le coppie di fotoni fra di loro e codificare nelle loro proprietà quantistiche lo stato di sistema caotico. Questa installazione riesce a “ricordare” i calcoli passati.
Gli scienziati hanno verificato il suo funzionamento cercando di prevedere il comportamento di una moneta lanciata varie volte all’interno di una scatola chiusa. Stando all’ipotesi iniziale, la probabilità che esca testa o croce è ben lungi dall’essere del 50%.
Un esito degli eventi piuttosto che un altro in questo caso veniva determinato da quale dei fotoni “aggrovigliati” raggiungeva per primo la matrice fotosensibile. Come hanno dimostrato gli esperimenti, questo sistema non solo è in grado di calcolare tutte le alternative possibili dello sviluppo di un evento, ma anche di comparare vari processi stocastici fra loro.
Modelli più grandi di questo “oracolo” quantistico, in grado di calcolare più di 16 futuri alternativi, contribuiranno non solo a sbarazzarci del traffico ma anche a risolvere molte altre problematiche pratiche.
