Il Tempo Come Fenomeno Emergente dall'Informazione Quantistica

La fisica fondamentale sta riesaminando la natura del tempo, storicamente segnata dall'inconciliabilità tra la Relatività Generale di Albert Einstein e la Meccanica Quantistica. Un filone di ricerca emergente, che sta guadagnando slancio, propone una visione radicale: il tempo non sarebbe un elemento primario della realtà, ma un fenomeno emergente derivante dall'impronta irreversibile dell'informazione accumulata nell'universo. Questa prospettiva suggerisce che la geometria dello spaziotempo agisca come un vasto mezzo di archiviazione per l'informazione fisica.

Il nucleo di questo nuovo paradigma teorico si fonda sulla teoria dell'informazione, le cui basi furono stabilite da Claude Shannon negli anni Quaranta del Novecento, elevando l'informazione a quantità fisica. La ricerca, che coinvolge accademici di istituzioni come l'Università di Leiden, l'Università di Oxford e la Technische Universität Wien (TU Wien), articola come la geometria dello spaziotempo sia intrinsecamente legata all'entanglement quantistico e all'accumulo di interazioni fisiche. Questo approccio mira a risolvere il secolare 'problema del tempo', dove il tempo scompare dalle equazioni unificate della gravità quantistica, lasciando l'universo descritto come 'congelato'.

Figure chiave in questa evoluzione teorica includono Florian Neukart dell'Università di Leiden, associato al quadro concettuale della Matrice di Memoria Quantistica (Quantum Memory Matrix, QMM), Natalia Ares dell'Università di Oxford, e Marcus Huber della TU Wien, la cui ricerca si concentra sulla termodinamica quantistica e l'entanglement. La QMM postula che lo spaziotempo sia discreto, composto da minuscole 'celle' che registrano un'impronta quantistica di ogni evento che le attraversa, implicando che l'universo non solo evolve, ma 'ricorda'. Questo quadro è stato esteso per affrontare il paradosso dell'informazione del buco nero, dove l'informazione non può essere distrutta secondo la teoria quantistica.

Mentre la Relatività Generale considera il tempo elastico e interconnesso allo spazio, la Meccanica Quantistica lo tratta come un parametro esterno e fisso. L'entropia spiega l'asimmetria temporale, ma non la sua esistenza. Marcus Huber, Professore di Informazione Quantistica e Termodinamica alla TU Wien dal 1° aprile 2023, e Natalia Ares, Associato Professore all'Università di Oxford, focalizzata sull'intelligenza artificiale per il controllo quantistico, sono tra i ricercatori che sviluppano questo modello. L'idea centrale è che l'ordine temporale emerga da questo processo irreversibile di registrazione dell'informazione, poiché tale informazione non può essere globalmente cancellata secondo le leggi note.

La coerenza tra le previsioni della QMM e gli esperimenti di imprint-retrieval quantistico, condotti ad esempio su unità di elaborazione quantistica IBM, ha fornito correlazioni significative. La ricerca di un quadro unificante che integri la gravità con la meccanica quantistica trova in questa prospettiva un potenziale strumento per superare le contraddizioni tra le due teorie. La connessione tra la geometria dello spaziotempo, l'entanglement quantistico e l'informazione accumulata offre un meccanismo esplicativo per diversi enigmi cosmologici di lunga data, spostando il focus dall'astrazione all'ontologia fisica dell'informazione stessa. Paola Verruchi del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) italiano è menzionata tra le figure coinvolte in questo dibattito concettuale.