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Teletrasporto a grande distanza

Le regole della meccanica quantistica prevedono che le informazioni contenute in sistema possano essere trasferite istantaneamente da un luogo ad un altro senza transitare attraverso alcun stadio intermedio

Le regole della meccanica quantistica prevedono che le informazioni contenute in sistema possano essere trasferite istantaneamente da un luogo ad un altro senza transitare attraverso alcun stadio intermedio. Questa proprietà permette, almeno teoricamente, l’ideazione di macchine attraverso le quali sarebbe possibile decomporre ed analizzare materia ed energia nelle loro caratteristiche più profonde, per poi ricrearne una copia indistinguibile, immediatamente, anche a grande distanza. Non si tratterebbe però di una copia che come in una fotocopiatrice o meglio in un fax, lascia l’oggetto iniziale inalterato, ma di una replica che lo sostituisce completamente, cancellando la sua esistenza nel di partenza. Primi esperimenti per convalidare queste teorie hanno permesso di teletrasportare fotoni, particelle particolarmente semplici da manipolare, creando coppie indistinguibili in punti separati da distanze di alcune centinaia di metri. Un gruppo di ricercatori dell’Università di Ginevra è riuscito ora a dimostrare che questa stessa tecnica è applicabile anche nel caso si tenti di trasferire informazioni anche su distanze molto più lunghe. Sono riusciti infatti a teletrasportare dei Qubits, l’informazione contenuta in uno stato quantistico, lungo una distanza di 2 chilometri, utilizzando una fibra ottica dello stesso tipo impiegato nelle telecomunicazioni. Un risultato che dischiude prospettive concrete per l’applicazione del teletrasporto nello sviluppo di sistemi di comunicazione quantistica.
Tutti gli appassionati del genere fantascientifico conoscono bene le avventure di Star Trek. In quella futuristica nave spaziale l’equipaggio di bordo utilizza il teletrasporto per muoversi istantaneamente da un luogo all’altro dell’Enterprise o per apparire su un pianeta sconosciuto. In realtà l’interesse degli scienziati è oggi indirizzato verso applicazioni molto più modeste. Le informazioni trasmesse con il teletrasporto hanno la peculiarità infatti, di non poter essere copiate e prevedono la distruzione della sorgente originale. Si tratta quindi di un sistema ideale per mantenere al riparo da occhi ed orecchie indiscreti i dati contenuti in un archivio informatico, garantendo solo ad un utente autorizzato la facoltà di accesso. La possibilità di applicare in concreto il teletrasporto quantistico fu prevista nel 1993 da un gruppo di scienziati dell’I.B.M. Thomas J. Watson Resarch Center, guidati da Charles H. Bennet. Fino ad allora gli scienziati consideravano questa tecnica letteralmente impossibile. Realizzare una copia esatta di un atomo o di una qualsiasi particella elementare costituisce una violazione di un principio fondamentale della meccanica quantistica: il principio di indeterminazione di Heisenberg. Secondo questo principio l’atto stesso di misurare le caratteristiche di una particella provoca una perturbazione tale da modificarne irreparabilmente lo stato iniziale, impedendo così una conoscenza esatta del sistema. Esiste però una specialissima scorciatoia per superare questo ostacolo. Secondo l’ipotesi formulata per la prima volta Albert Einstein, Boris Podolsky e Nathan Rosen nel ’35, esistono delle “particelle gemelle” per le quali si può verificare il fenomeno chiamato “Entanglement”. Questo termine sta ad indicare una sorta di aggrovigliamento nelle proprietà fisiche delle due particelle e rivela la possibilità di un’azione a distanza tra quelli che possono essere considerati come due universi gemelli. Qualsiasi cosa avviene ad una delle due particelle gemelle, produce un effetto immediato anche sull’altra, indipendentemente dalla distanza che le separa. Queste particelle gemelle sono state realizzate in pratica, utilizzando luce e cristalli dotati di particolari proprietà ottiche. Facendo passare un fotone in questi cristalli è possibile, infatti, ottenere una coppia di fotoni che viaggiano in direzioni opposte, ma che mantegono tra loro un legame strettissimo. Se uno di questi fotoni gemelli acquisisce informazioni su un particolare sistema, i dati divengono disponibili anche al suo clone che può essere utilizzato per decodificare l’informazione segreta. La possibilità di applicare questa tecnica con successo su brevi distanze è stata dimostrata già alla fine degli anni novanta, nel corso di alcuni esperimenti, realizzati anche con il contributo di Francesco De Martini, professore all’università La Sapienza di Roma. Nell’esperimento realizzato all’Università di Ginevra Nicolas Gisin ed il suo gruppo hanno teletrasportato l’informazione contenuta in fotoni di lunghezza d’onda pari a 1.3 µm, in fotoni di lunghezza d’onda diversa, 1.55 µm, localizzati in un secondo laboratorio distante 55 metri ed unito al primo mediante una fibra ottica lunga 2 chilometri. Un risultato che potrebbe avere importanti applicazioni nel campo del “quantum computing” e della “quantum cryptology” ma che lascia ancora nel mondo della fantasia le avventure di Star Trek.

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