Azione a distanza: effetti quantistici in un mondo classico?
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- Vittorio Valentino
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1 Azione a distanza: effetti quantistici in un mondo classico? Mauro Paternostro Queen s University Belfast Incontri di Fisica Ottobre 2015
2 Azione a distanza: effetti quantistici in un mondo classico? Mauro Paternostro Queen s University Belfast Incontri di Fisica Ottobre 2015
3 Belfast
4 Belfast
5 Belfast
6 Belfast
7 Titanic
8 Titanic
9 Titanic
10 Titanic...il mondo ricorda la tragedia; solo noi celebriamo il trionfo "
11 Queen s University Belfast Joseph Larmor John Stuart Bell David Bates, FRS Harrie Massey Lord Kelvin
12 Teoria quantica dell informazione
13 Teoria quantica dell informazione Cosa succede se codifichiamo informazione in sistemi quantistici?
14 Teoria quantica dell informazione Cosa succede se codifichiamo informazione in sistemi quantistici? Tecnologie quantistiche Sistemi quantistici a molti corpi Fisica di atomi ultrafreddi Optomeccanica quantistica Fondamenti di meccanica quantistica Termodinamica quantistica
15 Fisica & Servizi Sociali Sara, 6 anni
16 Fisica & Servizi Sociali Mio padre studia cose che nessuno puo vedere, scrive simboli strani, e parla spesso col suo computer. Sara, 6 anni
17 Fisica & Servizi Sociali Mio padre studia cose che nessuno puo vedere, scrive simboli strani, e parla spesso col suo computer. Sara, 6 anni
18 La prima rivoluzione quantistica Schroedinger Heisenberg Planck Dirac Einstein Pauli Bohr Fermi Nuove leggi che governano la realta fisica
19 La prima rivoluzione quantistica Nuove leggi che governano la realta fisica
20 La prima rivoluzione quantistica i vettore di stato (o ket) Nuove leggi che governano la realta fisica
21 La prima rivoluzione quantistica i vettore di stato (o ket) i~@ t i = Ê i Eq. di Schroedinger Nuove leggi che governano la realta fisica
22 La prima rivoluzione quantistica i vettore di stato (o ket) i~@ t i = Ê i Eq. di Schroedinger matrice densita Nuove leggi che governano la realta fisica
23 La prima rivoluzione quantistica i vettore di stato (o ket) i~@ t i = Ê i Eq. di Schroedinger matrice densita Non evolve secondo l Eq. di Schroedinger Nuove leggi che governano la realta fisica
24 La divisione
25 La divisione Che cosa divide il mondo classico da quello quantistico?
26 La divisione Che cosa divide il mondo classico da quello quantistico? Il principio di sovrapposizione
27 La divisione Che cosa divide il mondo classico da quello quantistico? Il principio di sovrapposizione +
28 La divisione Che cosa divide il mondo classico da quello quantistico? Il principio di sovrapposizione + i = Rossoi + Bluei p 2
29 La divisione Che cosa divide il mondo classico da quello quantistico? Il principio di sovrapposizione + i = Rossoi + Bluei p 2 Quando applicato a piu di una particella, implica entanglement
30 Entanglement quantistico Schroedinger E. Schroedinger, Naturwissenschaften 23, 807 (1935)
31 Entanglement quantistico Schroedinger E. Schroedinger, Naturwissenschaften 23, 807 (1935) Thus one disposes provisionally (until the entanglement is resolved by actual observation) of only a common description of the two in that space of higher dimension. This is the reason that knowledge of the individual systems can decline to the scantiest, even to zero, while that of the combined system remains continually maximal. Best possible knowledge of a whole does not include best possible knowledge of its parts and this is what keeps coming back to haunt us (
32 Entanglement quantistico Schroedinger E. Schroedinger, Naturwissenschaften 23, 807 (1935) Thus one disposes provisionally (until the entanglement is resolved by actual observation) of only a common description of the two in that space of higher dimension. This is the reason that knowledge of the individual systems can decline to the scantiest, even to zero, while that of the combined system remains continually maximal. Best possible knowledge of a whole does not include best possible knowledge of its parts and this is what keeps coming back to haunt us (
33 Entanglement quantistico Schroedinger E. Schroedinger, Naturwissenschaften 23, 807 (1935) Thus one disposes provisionally (until the entanglement is resolved by actual observation) of only a common description of the two in that space of higher dimension. This is the reason that knowledge of the individual systems can decline to the scantiest, even to zero, while that of the combined system remains continually maximal. Best possible knowledge of a whole does not include best possible knowledge of its parts and this is what keeps coming back to haunt us (
34 Entanglement quantistico Schroedinger E. Schroedinger, Naturwissenschaften 23, 807 (1935) Thus one disposes provisionally (until the entanglement is resolved by actual observation) of only a common description of the two in that space of higher dimension. This is the reason that knowledge of the individual systems can decline to the scantiest, even to zero, while that of the combined system remains continually maximal. Best possible knowledge of a whole does not include best possible knowledge of its parts and this is what keeps coming back to haunt us (
35 Entanglement quantistico Schroedinger E. Schroedinger, Naturwissenschaften 23, 807 (1935) Thus one disposes provisionally (until the entanglement is resolved by actual observation) of only a common description of the two in that space of higher dimension. This is the reason that knowledge of the individual systems can decline to the scantiest, even to zero, while that of the combined system remains continually maximal. Best possible knowledge of a whole does not include best possible knowledge of its parts and this is what keeps coming back to haunt us (
36 Entanglement quantistico A B
37 Entanglement quantistico + A B A B
38 Entanglement quantistico + A B A B i = Rossoi A Bluei B + Bluei A Rossoi B p 2
39 Entanglement quantistico + A B A B i = Rossoi A Bluei B + Bluei A Rossoi B p 2 L entanglement e una risorsa per le tecnologie quantistiche
40 Entanglement quantistico A B
41 Entanglement quantistico A B
42 Entanglement quantistico A B
43 Entanglement quantistico A B
44 Entanglement quantistico A B
45 Entanglement quantistico A B
46 Entanglement quantistico A B
47 Entanglement quantistico A B
48 Entanglement quantistico A B
49 Entanglement quantistico A B
50 Entanglement quantistico A B
51 Entanglement quantistico A B
52 Reinhold Bertlmann Moda quantistica
53 Reinhold Bertlmann Moda quantistica
54 Moda quantistica Reinhold Bertlmann J. S. Bell, I calzini di Bertlman e la natura della realta, Journal de Physique 42, 41 (1981)
55 Moda quantistica Reinhold Bertlmann J. S. Bell, I calzini di Bertlman e la natura della realta, Journal de Physique 42, 41 (1981)
56 Einstein Battaglia tra giganti
57 Battaglia tra giganti Einstein Realismo O contro l aleatorieta quantistica
58 Battaglia tra giganti Einstein Realismo Localita O contro l aleatorieta quantistica O contro inquietanti azioni a distanza
59 Battaglia tra giganti Einstein Realismo Localita O contro l aleatorieta quantistica Bohr O contro inquietanti azioni a distanza
60 Battaglia tra giganti Einstein Realismo Localita O contro l aleatorieta quantistica Bohr O contro inquietanti azioni a distanza Queste assunzioni definiscono la realta classica e vincolano il grado di correlazione tra eventi separati spazialmente e disconnessi
61 Battaglia tra giganti Einstein Realismo Localita O contro l aleatorieta quantistica Bohr O contro inquietanti azioni a distanza Queste assunzioni definiscono la realta classica e vincolano il grado di correlazione tra eventi separati spazialmente e disconnessi (Teorema di Bell)
62 Battaglia tra giganti Einstein Realismo Localita O contro l aleatorieta quantistica Bohr O contro inquietanti azioni a distanza Queste assunzioni definiscono la realta classica e vincolano il grado di correlazione tra eventi separati spazialmente e disconnessi (Teorema di Bell) Sistemi entangled violano questo vincolo!!!
63 Il test di Bell!!
64 Il test di Bell! Sorgente Operazione A1, A2 Operazione B1, B2!
65 Il test di Bell! Sorgente Operazione A1, A2 Operazione B1, B2 Classicamente B = C(A1,B1) + C(A1,B2) + C(A2,B1) C(A2,B2) apple 2!
66 Il test di Bell! Sorgente Operazione A1, A2 Operazione B1, B2 Classicamente B = C(A1,B1) + C(A1,B2) + C(A2,B1) C(A2,B2) apple 2! ±1
67 Il test di Bell! Sorgente Operazione A1, A2 Operazione B1, B2 Classicamente B = C(A1,B1) + C(A1,B2) + C(A2,B1) C(A2,B2) apple 2! ±1 Quantisticamente 2 < B apple 2 p 2
68 Il secondo avvento
69 Il secondo avvento
70 Il secondo avvento Il secondo avvento (W. B. Yeats, 1919)
71 Il secondo avvento Il secondo avvento (W. B. Yeats, 1919) Certo è imminente una rivelazione. Certo è imminente il secondo avvento. Il secondo avvento!
72 Il secondo avvento Il secondo avvento (W. B. Yeats, 1919) Certo è imminente una rivelazione. Certo è imminente il secondo avvento. Il secondo avvento! Il secondo avvento" Icona Russa c
73 Il secondo avvento Il secondo avvento (W. B. Yeats, 1919) Certo è imminente una rivelazione. Certo è imminente il secondo avvento. Il secondo avvento! Il secondo avvento" Icona Russa c
74 Quantum La seconda venuta
75 La seconda venuta 2 Quantum
76 La seconda venuta 2 Feynman Deutsch Grover Bell Quantum Bennett Shor Ekert Zeilinger
77 La seconda venuta 2 Feynman Deutsch Grover Bell Quantum Bennett Shor Ekert Zeilinger La seconda rivoluzione quantistica: possiamo controllare il mondo microscopico
78 Realta quantiche
79 Realta quantiche
80 Realta quantiche
81 Realta quantiche
82 Criptografia
83 Teleportazione
84 Teleportazione
85 Teleportazione Stato nonclassico Comunicazione classica Misura Trasformazione
86 Uhmm.
87 Uhmm. Abbiamo bisogno di sistemi microscopici
88 Uhmm. Abbiamo bisogno di sistemi microscopici Tutto deve essere ben isolato
89 Uhmm. Abbiamo bisogno di sistemi microscopici Tutto deve essere ben isolato Il controllo deve essere perfetto!
90 Uhmm. Abbiamo bisogno di sistemi microscopici Tutto deve essere ben isolato Il controllo deve essere perfetto! Sono solo sistemi microscopici e condizioni speciali ad essere importanti?
91 Allargando il contesto + Approvato!
92 Allargando il contesto + Approvato! Effetti quantistici sono certificati
93 Allargando il contesto + Approvato! Effetti quantistici sono certificati nei nostri migliori laboratori
94 Allargando il contesto + Approvato! Effetti quantistici sono certificati nei nostri migliori laboratori Effetti quantistici macroscopici non sembrano osservabili
95 Allargando il contesto + Approvato! Effetti quantistici sono certificati nei nostri migliori laboratori Effetti quantistici macroscopici non sembrano osservabili
96 Allargando il contesto + Approvato! Effetti quantistici sono certificati nei nostri migliori laboratori Effetti quantistici macroscopici non sembrano osservabili
97 Allargando il contesto + Approvato! Effetti quantistici sono certificati nei nostri migliori laboratori Effetti quantistici macroscopici non sembrano osservabili
98 Allargando il contesto + Approvato! Effetti quantistici sono certificati nei nostri migliori laboratori Effetti quantistici macroscopici non sembrano osservabili
99 Decoerenza
100 Wociej Zurek, LANL Decoerenza
101 Decoerenza Sistema Ambiente Wociej Zurek, LANL
102 Decoerenza Sistema Ambiente Wociej Zurek, LANL Ambiente:= tutto cio che non e il sistema
103 Decoerenza Sistema Ambiente Wociej Zurek, LANL Ambiente:= tutto cio che non e il sistema
104 Decoerenza Sistema Ambiente Wociej Zurek, LANL Ambiente:= tutto cio che non e il sistema i~@ t i = Ê i Eq. di Schroedinger: nessun ambiente
105 Decoerenza Sistema Ambiente Wociej Zurek, LANL Ambiente:= tutto cio che non e il sistema i~@ t i = Ê t = L( ) Eq. di Schroedinger: nessun ambiente Master Equation: ho un ambiente
106 Decoerenza Sistema Ambiente Wociej Zurek, LANL Ambiente:= tutto cio che non e il sistema
107 Decoerenza Sistema Ambiente Wociej Zurek, LANL Ambiente:= tutto cio che non e il sistema Effetti quantistici Quantum-to-classical transition Complessita (dimensione, massa, numero di costituenti..)
108 Decoerenza Sistema Ambiente Wociej Zurek, LANL Ambiente:= tutto cio che non e il sistema Effetti quantistici Quantum-to-classical transition Complessita (dimensione, massa, numero di costituenti..)
109 Decoerenza Sistema Ambiente Wociej Zurek, LANL Ambiente:= tutto cio che non e il sistema Effetti quantistici Quantum-to-classical transition Complessita (dimensione, massa, numero di costituenti..) E impossibile osservare effetti quantistici su scala macroscopica?
110 No, no, e ancora no!
111 Lux fiat! ed uno specchio, che vibra
112 Lux fiat! ed uno specchio, che vibra
113 Lux fiat! ed uno specchio, che vibra Sfere dielettriche sospese
114 Lux fiat! ed uno specchio, che vibra PBS QWP cooling field
115 Lux fiat! ed uno specchio, che vibra PBS QWP cooling field
116 Lux fiat! ed uno specchio, che vibra PBS QWP cooling field
117 Lux fiat! ed uno specchio, che vibra PBS QWP cooling field
118 Lux fiat! ed uno specchio, che vibra PBS QWP cooling field
119 Lux fiat! ed uno specchio, che vibra
120 Lux fiat! NATURE Vol November 2006 ed uno specchio, che vibra PDH noise power spectrum (mv 2 Hz 1 ) Relative frequency (ω ω c )/2π (Hz) Figure 2 Power spectrum of the mechanical mode at two different relative detuning levels D of the cavity for an input power of 2 mw. The data were obtained from the PDH power spectrum, which was directly proportional to the displacement power spectrum of the micromirror. Experimental points (black, D 5 0; blue, D k) were taken with the spectrum analyser, averaged over 30 consecutive measurement runs. Solid lines are lorentzian fits to the data. The areas obtained from the fit correspond to temperatures of 300 K (red) and 8 K (blue). Experiment
121 Lux fiat! NATURE Vol November 2006 ed uno specchio, che vibra PDH noise power spectrum (mv 2 Hz 1 ) Relative frequency (ω ω c )/2π (Hz) Classicamente E = p2 2m m!2 x 2 Figure 2 Power spectrum of the mechanical mode at two different relative detuning levels D of the cavity for an input power of 2 mw. The data were obtained from the PDH power spectrum, which was directly proportional to the displacement power spectrum of the micromirror. Experimental points (black, D 5 0; blue, D k) were taken with the spectrum analyser, averaged over 30 consecutive measurement runs. Solid lines are lorentzian fits to the data. The areas obtained from the fit correspond to temperatures of 300 K (red) and 8 K (blue). Experiment
122 Lux fiat! NATURE Vol November 2006 ed uno specchio, che vibra PDH noise power spectrum (mv 2 Hz 1 ) Relative frequency (ω ω c )/2π (Hz) Classicamente E = p2 2m m!2 x 2 Figure 2 Power spectrum of the mechanical mode at two different relative detuning levels D of the cavity for an input power of 2 mw. The data were obtained from the PDH power spectrum, which was directly proportional to the displacement Quantisticamente power spectrum of the micromirror. Experimental points (black, D 5 0; blue, D k) were taken with the spectrum analyser, averaged over 30 consecutive measurement runs. Solid lines are lorentzian fits to the data. E The = areas ~!(n obtained+1/2) from the fit correspond to temperatures of 300 K (red) and 8 K (blue). Experiment
123 Entanglement optomeccanico + A B A B
124 Entanglement optomeccanico + A B A B i i i i + luce cavita luce cavita
125 Gatti quantistici
126 Gatti quantistici i + cavita i cavita
127 Gatti quantistici Schroedinger i + cavita i cavita
128 No, no, e ancora no!
129 No, no, e ancora no!
130 No, no, e ancora no!
131 No, no, e ancora no! Termodinamica di sistemi quantistici Lord Kelvin
132 No, no, e ancora no! Termodinamica di sistemi quantistici Lord Kelvin Tutte le nostre attivita possono essere interpretate termodinamicamente
133 No, no, e ancora no! Termodinamica di sistemi quantistici Lord Kelvin Tutte le nostre attivita possono essere interpretate termodinamicamente
134 Termodinamica quantistica
135 Termodinamica quantistica Punto di vista fondamentale Termodinamica e una teoria di sistemi inerentemente complessi
136 Termodinamica quantistica Punto di vista fondamentale Prospettiva tecnologica Termodinamica e una teoria di sistemi inerentemente complessi Uso di effetti quantistici per ottimizzare l efficienza di una macchina
137 Termodinamica quantistica Punto di vista fondamentale Prospettiva tecnologica E possibile esplorare la transizione quanto-classica usando un approccio termodinamico? Termodinamica e una teoria di sistemi inerentemente complessi Uso di effetti quantistici per ottimizzare l efficienza di una macchina
138 Scenario generale time
139 Scenario generale time Legame tra effetti quantistici in sistemi a molti corpi e termodinamica
140 Scenario generale time Legame tra effetti quantistici in sistemi a molti corpi e termodinamica Emergenza della termodinamica da dinamiche quantistiche
141 Termodinamica quantistica T
142 Termodinamica quantistica T Fixed mirror x direction Movable mirror ξ
143 Un altra rivoluzione?
144 Quantum Un altra rivoluzione?
145 Un altra rivoluzione? 3 Quantum
146 Un altra rivoluzione? 3 La terza rivoluzione quantistica: tutto e quantistico Quantum
147 Un altra rivoluzione? 3 La terza rivoluzione quantistica: tutto e quantistico Spintronics/Magnetic memories Quantum Molecular motors Biomolecular/Biochemical networks Quantum effects in biological systems Quantum-dot solar cells
148
149
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