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Gli stati squeezed sono uno dei fenomeni più interessanti della meccanica quantistica in quanto rappresentano una “manipolazione” dell'incertezza associata a una misura.
Il termine "squeezed" – letteralmente "compresso" – descrive una condizione molto particolare, in cui l'incertezza quantistica di una grandezza fisica viene ridotta al di sotto del limite naturale, a costo di un aumento corrispondente dell'incertezza in una grandezza complementare.
Per comprendere questo fenomeno è utile partire dal principio di indeterminazione, che stabilisce l’esistenza di coppie di grandezze fisiche – come posizione e quantità di moto, o le componenti (quadrature) del campo elettromagnetico – che non possono essere misurate simultaneamente con precisione arbitraria. Più precisamente conosciamo una grandezza, meno precisamente possiamo conoscere la sua "complementare" quantistica.
Illustrazione esemplificativa della risoluzione nel fornire le coordinate di un GPS convenzionale (cerchio azzurro) e di un GPS squeezed (ellisse verde)
In condizioni normali, l'incertezza quantistica si distribuisce equamente tra le grandezze complementari. Se le due grandezze complementari fossero la latitudine e la longitudine, è come se il nostro GPS potesse individuare la posizione sulla mappa non come un punto preciso, ma solo come un piccolo cerchio di raggio definito. Gli stati squeezed rompono questa simmetria circolare: il GPS squeezed può infatti essere calibrato per fornire una delle due coordinate in modo più preciso dell’altra, trasformando il cerchio di indeterminazione in un ovale con la stessa superficie.
Il concetto di squeezing fu introdotto teoricamente negli anni '70, ma la sua realizzazione pratica richiese diversi anni. Il primo stato squeezed fu generato nel 1985 da Richart E. Slusher e collaboratori nei laboratori Bell, e le coordinate del loro GPS erano le “quadrature” del campo elettromagnetico generato dalla interazione non lineare di un laser con vapori di sodio contenuti in una cella.
Le applicazioni attuali degli stati squeezed vanno dalle comunicazioni quantistiche alla rivelazione di onde gravitazionali, dove consentono di ridurre il rumore quantistico e aumentare la sensibilità delle misure.
Autore: Maurizio Dabbicco
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