Una ricerca innovativa condotta congiuntamente dall'Università di Sydney e dalla RMIT University ha aperto nuove frontiere nella misurazione quantistica, presentando un approccio inedito che ridefinisce i limiti imposti dal celebre principio di indeterminazione di Heisenberg. Pubblicato su Science Advances il 24 settembre 2025, questo studio dimostra la capacità di ridistribuire l'incertezza intrinseca delle misurazioni quantistiche, consentendo una determinazione simultanea e precisa sia della posizione che del momento di una particella.
Il principio di indeterminazione di Heisenberg, formulato quasi un secolo fa, stabilisce che è impossibile conoscere con precisione assoluta e contemporaneamente la posizione e la quantità di moto di una particella subatomica. Maggiore è la precisione con cui si determina una di queste grandezze, minore sarà la precisione con cui si potrà conoscere l'altra. Per superare questa limitazione fondamentale, i ricercatori australiani hanno impiegato gli "stati griglia" (grid states), una configurazione quantistica originariamente sviluppata per la computazione quantistica a correzione d'errore. Questi stati permettono di "spostare" l'incertezza verso aspetti meno critici della misurazione, liberando così risorse per aumentare la precisione nelle osservazioni desiderate.
Grazie a questa tecnica, è stato possibile misurare incertezze corrispondenti a mezzo nanometro e forze dell'ordine dei yoctonewton – un trilionesimo di trilionesimo di newton. La sensibilità raggiunta è paragonabile alla rilevazione del peso di circa 30 molecole di ossigeno. Le implicazioni di questo progresso sono di vasta portata, promettendo di rivoluzionare numerosi campi scientifici e tecnologici grazie alla capacità di misurare segnali estremamente deboli con un'accuratezza senza precedenti.
Gli osservatori di onde gravitazionali, come LIGO, potrebbero beneficiare enormemente di questa maggiore sensibilità nello studio di eventi cosmici cataclismici come la fusione di buchi neri. Inoltre, questa ricerca apre la strada alla creazione di sensori quantistici ultra-sensibili per applicazioni in navigazione di precisione, imaging medico avanzato, monitoraggio dei materiali e astrofisica. Questo risultato è il frutto di una stretta collaborazione tra sperimentatori dell'Università di Sydney e teorici provenienti dalla RMIT University, dall'Università di Melbourne, dalla Macquarie University e dall'Università di Bristol nel Regno Unito, sottolineando l'accelerazione del progresso scientifico resa possibile dalla condivisione di competenze e risorse.
Sebbene l'esperimento sia stato finora confinato all'ambiente di laboratorio, esso dimostra un potenziale trasformativo per la prossima generazione di tecnologie di rilevamento. Questa nuova prospettiva nella misurazione quantistica non solo espande la nostra capacità di osservare e comprendere il mondo a scale infinitesimali, ma offre anche strumenti più raffinati per esplorare le profondità dell'universo e le leggi fondamentali che lo governano.