Che cos'è il teletrasporto quantistico?

Gli scienziati hanno trasmesso lo stato quantistico di un fotone intrappolato in un cristallo a un altro, di fatto teletrasportando informazioni matematiche. Foto Félix Bussières/University of Geneva
Per ora, il teletrasporto è limitato ai film di fantascienza. Ma, così come gli scrittori di cent'anni fa immaginavano l'uomo camminare sulla superficie della Luna e poi negli anni '60 e '70 lo abbiamo fatto davvero, è probabile che fra dieci, cento o mille anni il teletrasporto sarà qualcosa di molto meno fantascientifico.
A dire il vero, il teletrasporto non è nulla di nuovo per gli scienziati, ma finora è stato limitato al mondo infinitamente piccolo delle particelle: il regno subatomico, o quantistico. Qualche mese fa vi avevamo parlato dell'incredibile risultato conseguito da un team di scienziati, che era riuscito a teletrasportare un fotone a 25 chilometri di distanza. Ma come ci erano riusciti? Come funziona il teletrasporto quantistico?
Il teletrasporto di particelle quantistiche verte sul fenomeno della correlazione quantistica, meglio conosciuta come entaglement. Due particelle si dicono correlate - o, appunto, entagled - quando sono legate strettamente tra di loro. A differenza di ciò che si potrebbe pensare, questo legame non ha implicazioni spaziali: due particelle non devono cioè essere fisicamente legate tra di loro per essere entagled.
Per spiegare questo complesso meccanismo, consideriamo un esempio di facile comprensione. Alice possiede un fotone che chiameremo P. Il teletrasporto quantistico si basa sullo scambio di oggetti matematici detti statici quantici; per semplicità, in questo esempio considereremo lo stato quantico come il colore del fotone. Il fotone P di Alice è di stato quantico giallo, cioè è di colore giallo. Alice ha due amici, Maria e Francesco. Francesco possiede due fotoni, chiamati A e B, legati tra di loro tramite l'entanglement. Francesco regala il fotone A ad Alice e il fotone B a Francesco. Inizialmente, entrambi i fotoni regalati da Francesco sono blu. Alice si ritrova così con due fotoni: il fotone giallo P e quello blu A. Maria, che ha ricevuto il fotone B da Francesco, vorrebbe che il suo fotone fosse giallo come quello P di Alice. Per accontentare l'amica, Alice decide di far scontrare i suoi due fotoni, P e A, annichilendoli entrambi. A prevalere è il colore giallo del fotone P, ma, dato che il fotone A di Alice era legato a quello B di Maria, il cambiamento si trasmette anche al fotone di Maria, che viene così accontentata. L'aspetto affascinante di questo meccanismo è che non importa quanto Maria e Alice siano lontane tra di loro, le informazioni tra i loro due fotoni si trasferiranno istantaneamente.
Il fotone di Maria ha cambiato colore come la sua nuova proprietaria desiderava, ma Maria non se ne accorgerà finché non riceverà manualmente le informazioni da Alice - per email, per messaggio, per fibra ottica o per qualunque altro mezzo.
"Quando Alice misura lo stato del suo fotone, anche lo stato del fotone di Maria cambia, come se avesse azionato una leva," spiega Francesco Marsili della NASA. "Ma Maria non lo potrà sapere finché Alice non le invierà le informazioni nel modo classico."
Siamo ancora ben lontani dal vedere una persona scomparire nel nulla e ricomparire dall'altra parte del mondo, ma il teletrasporto a livello quantistico è un importante passo in avanti verso quella destinazione, e potrebbe avere dei benefici ancor più immediati.
"Possiamo trasmettere lo stato di un sistema a un altro sistema, indipendentemente dalla distanza che li separa," aggiunge Marsili. "Usando questo meccanismo nelle comunicazioni, potremmo costruire un network intrinsecamente sicuro - un canale di comunicazione che non potrà essere violato da alcun hacker o virus."
Che cos'è il teletrasporto quantistico? Che cos'è il teletrasporto quantistico? Reviewed by Pietro Capuozzo on 21.11.14 Rating: 5
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