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Teletrasporto, il passo da gigante di un team di ricerca cinese

La ricerca, pubblicata sui Proceedings of the National Academy of Sciences, sfrutta le leggi della Meccanica Quantistica. Vediamo come.

di Simona Vitale 4 dicembre 2012 16:26
Entanglement

Pensare ad una possibilità reale del teletrasporto è sempre stata utopia, ma, se ci riferiamo ad esso non come a quello dell’Enterprise di Star Trek che rimane (per ora) pura fantascienza, possiamo osservare che enormi passi in avanti sono stati fatti. Esiste, infatti, un sistema che, sfruttando le leggi della Meccanica Quantistica, permetterebbe di teletrasportare piccole quantità di informazioni. Seppur a piccoli passi, gli scienziati stanno ora imparando ad applicare questo teletrasporto quantistico a sistemi fisici decisamente più complessi. Un gruppo di ricercatori guidato da Jian-Wei Pan del Hefei National Laboratory for  Physical Sciences at the Microscale , della University of Science and Technology of China e dell’Università di Heidelberg ha applicato per la prima volta il teletrasporto quantistico a un gruppo di 100 milioni di atomi di rubidio.

La ricerca è stata pubblicata sui Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), e rappresenta il primo successo nel teletrasporto quantistico di oggetti macroscopici. Occorre, però, precisare che non si tratta dell’idea di teletrasporto che ci hanno tramandato i migliori film di fantascienza. Non viene trasportato un intero sistema fisico, scomposto e ricomposto in un’altra parte dello spazio. Nel teletrasporto quantistico ciò che viene trasportata è una piccola quantità di informazione sullo stato quantistico di un sistema fisico, l’ eccitazione dei suoi atomi, per fare un esempio. Poiché questo sistema si basa sulle leggi della Meccanica Quantistica, l’informazione non viene rappresentata usando i tradizionali bit dei dispositivi elettronici classici, ma si sfrutta il qbit.

Questa forma di teletrasporto è possibile grazie ai fenomeni descritti dalla Meccanica Quantistica, tra i quali vi è il cosiddetto  entanglement. Esso, traducibile in italiano con la parole groviglio, si verifica quando due particelle, ad esempio due elettroni, interagiscono tra di loro e dopo vengono separate. L’interazione contribuisce a creare una correlazione fra gli stati quantistici delle due particelle, il loro comportamento. Pertanto, andando a misurare le caratteristiche della prima particella è possibile risalire anche allo stato della seconda particella, sebbene permangano margini di incertezza.

L‘entanglement sorprende per il fatto che con esso è possibile prevedere lo stato quantistico di una particella anche se essa si trova molto lontana. Sembrerebbe quindi un’azione istantanea, in contraddizione con i principi della Relatività. Questa specie di paradosso fu già osservato a suo tempo da Albert Einstein. Nel nuovo esperimento di teletrasporto quantistico, l’entanglement viene utilizzato per codificare e decodificare un qbit. I ricercatori hanno infatti teletrasportato l’informazione relativa ad un sistema di circa 100 milioni di atomi di rubidio la cui grandezza è di circa 1 millimetro. Una grossa novità se si pensa che esperimenti passati erano fatti su singole particelle o su ioni.

Nella prima fase del teletrasporto quantistico, i ricercatori hanno mappato lo stato di eccitazione degli atomi di rubidio in un fotone che ha viaggiato lungo la fibra ottica. Dall’interazione del fotone sopracitato con un altro fotone e con il secondo sistema di atomi, è stato possibile così trasportare il qbit al secondo sistema. Il teletrasporto ha avuto successo nell’88% dei casi.

Questo teletrasporto potrebbe avere diverse applicazioni nello sviluppo di reti e computer quantistici. Lo stesso Pan ha dichiarato:

Da un punto di vista più pratico, il teletrasporto fra nodi di memoria quantistica potrebbe essere un modulo nelle future reti quantistiche per scambiare e trasferire informazioni. Un esperimento simile è stato condotto con singoli ioni. Il nostro esperimento, tuttavia presenta un tasso successo molto più alto.

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