Entanglement e teletrasporto: che relazione c'è?

Entanglement e teletrasporto: che relazione c'è?

Probabilmente ciascuno di noi, almeno una volta nella vita, imbottigliato nel traffico o in coda per il check-in di un volo ha pensato al teletrasporto.

Probabilmente nel trascorso periodo di quarantena, qualcuno ci ha pensato più volte .

 

Essere smaterializzati e ricostituiti in un luogo lontano suona meraviglioso e impossibile. Ma è davvero impossibile?

 

È vero, un corpo fatto di materia non può semplicemente sparire qui e ricomparire là senza percorrere la distanza intermedia. Ma un oggetto non è solo materia, è anche struttura, sostanza e forma, come ci ha insegnato Aristotele molto tempo fa (la materia è l’essere “in potenza” che diviene essere “in atto” dopo aver ricevuto la forma); particelle e stati quantistici, come direbbero oggi i fisici.

 

Vent’anni fa, Danilo Boschi e colleghi, alla Sapienza di Roma, e Dik Bouwmeester e colleghi, in Austria, usarono questa idea per realizzare i primi esperimenti di teletrasporto quantistico, che portarono a grandi progressi nell’informatica quantistica.

 

Nel 1993, un gruppo di fisici teorici stava affrontando un  argomento all’epoca piuttosto screditato: l’entanglement . Il concetto di entanglement è basato sull’assunzione che due particelle microscopiche A e B (ma anche, in una certa misura, dei sistemi macroscopici) inizialmente interagenti possano risultare legate (appunto “intrecciate”, come suggerisce il termine entanglement) tra loro in modo tale che, anche quando le due particelle vengono poste a grande distanza l’una dall’altra, la modifica che dovesse occorrere allo stato (quantistico) della particella A istantaneamente avrebbe un effetto misurabile sullo stato (quantistico ) della particella B, determinando in tal modo il fenomeno della cosiddetta “azione fantasma a distanza” (spooky action at distance).

Se ci si riuscisse con tutte le particelle che compongono una bicicletta, fino a una casa o una persona in carne e ossa, riusciremmo a far comparire una bicicletta, una casa o una persona esattamente uguale dal nulla in una posizione distante: per questo si parla di teletrasporto.

Pensando all’essere umano: anche un’eventuale sua istanza spirituale potrebbe essere teletrasportata?

Per ora gli scienziati si occupano della faccenda una particella per volta.

 

Secondo lo stesso Einstein, l’esistenza di una tale “interazione” a distanza metterebbe in seria crisi la nostra concezione di come la natura funziona. Le particelle quantistiche spazialmente separate si comportano in modi che sfidano la nostra intuizione sullo spazio e sul tempo.( https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.70.1895)

 

 

Quindi, riassumendo, i teorici si resero conto che una coppia di particelle entangled poteva essere usata per teletrasportare uno stato quantistico da una posizione a un’altra posizione distante, anche se il mittente non conosceva lo stato quantistico o la posizione del ricevente.

 

Durante il processo di teletrasporto, lo stato quantistico sarebbe quindi scomparso dal mittente per riapparire dal ricevente.

 

Questo processo non crea tuttavia una copia dello stato quantistico perché lo stato al mittente è distrutto, come è richiesto da un principio noto come “teorema del no-cloning quantistico”.

 

Nell 1997, quattro anni appena dopo la scoperta teorica, due gruppi riuscirono nell’impresa del teletrasporto quantistico. Il primo fu quello di Danilo Boschi, allora all’Università “La Sapienza” di Roma, e colleghi, seguito solo pochi mesi dopo dal gruppo di Bouwmeester, in Austria. (https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.80.1121 e https://www.nature.com/articles/37539.epdf?sharing_token=FF1RgoUdnoL_1sS2Vh54MNRgN0jAjWel9jnR3ZoTv0PPjm7q6Ij8QFp-akB_GzKqn2HQ8-u47lJu9faD6sQqO3k_FAuSOujtjHB2xpjy291a7Z6WXc-BrzZcZ8-qrrG1DycUZr7JRetIvpCRcW5SIC5ljwu-nXshbH9Gtxq9mNA7_vVDPfvbNqEXu1FxvbDLvKx0HmXxEyXhUltgNmGQxKIdQzZ7fL07KDa3UutA1hQh5-vSZ9zEKEQClRqEpyu3mwnNbRIewm_xHFX3hLxmMup64_sWTzNWT4toyCdDQI7vQGWUSkv34A1QNX81eW6N&tracking_referrer=www.lescienze.it)

 

Dal 1997, il teletrasporto quantistico è diventato una parte importante della scienza dell’informazione quantistica. Per esempio, ci si è resi conto che il processo poteva consentire la comunicazione (quantistica) su distanze arbitrariamente grandi, grazie a dispositivi chiamati ripetitori quantistici, o la comunicazione nello spazio. Nel 2017 è stato dimostrato il teletrasporto quantistico tra un satellite e una stazione terrestre in Cina, su distanze fino a 1200 chilometri.(https://science.sciencemag.org/content/356/6343/1140).

 

E arriviamo ai giorni nostri: secondo uno studio degli esperti dell’Università di Rochester e della Purdue University, pubblicato sulla rivista Nature Communications, bisogna pensare ad un teletrasporto nel mondo quantistico, in maniera diversa dall’immaginario televisivo fantascientifico, diventa così possibile un teletrasporto  in  termini  di stati quantici.(https://phys.org/news/2020-06-teleportation-quantum-world.html).

 

 

Tratto da “Le Scienze” del 16 dicembre 2017

Comitato Scientifico UPE

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