Quanto è realistico il teletrasporto? – Affare

I fan di Harry Potter e Star Trek lo sogneranno sempre. Potter e i suoi amici possono navigare nella magia di “Phenomena”, mentre nel mondo del Capitano James T. Spock usa una macchina per scomporre il DNA di un membro dell’equipaggio per rimetterlo insieme altrove come se la distanza non esistesse.
…

I fan di Harry Potter e Star Trek lo sogneranno sempre. Potter e i suoi amici possono navigare nella magia di “Phenomena”, mentre nel mondo del Capitano James T. Spock usa una macchina per scomporre il DNA di un membro dell’equipaggio per rimetterlo insieme altrove come se la distanza non esistesse. Sebbene il teletrasporto possa sembrare improbabile, nell’ultimo quarto di secolo sono stati condotti numerosi esperimenti che sembrano indicare che questo fenomeno si sta avvicinando. Nel 1998, il professor Anton Zeilinger dell’Università di Vienna è riuscito a spostare un fotone da una sponda all’altra del Danubio. Venti anni dopo, un gruppo di ricerca del QuTech Laboratory della Delft University of Technology (TU Delft) ha condotto un esperimento che ha confermato ancora una volta che è possibile teletrasportare le informazioni quantistiche. Possono impigliare due elettroni separati che condividono le proprietà dell’altro. Sono stati fatti i primi passi verso il teletrasporto? Il teletrasporto, come appare nella fantascienza, inizia con l’idea che è possibile raccogliere tutte le informazioni da un oggetto al livello subatomico, trasmettere queste informazioni più velocemente della luce e ricostruire l’oggetto altrove. “Ma nella teoria dei quanti, la legge fondamentale è che non puoi muovere le particelle più velocemente della luce”, afferma Frank Verstreet, professore di fisica all’Università di Gent. Si è sparsa la voce: teoria quantistica. Ne hai bisogno per descrivere il mondo a livello subatomico. Per rendere possibile il teletrasporto, un oggetto – o una persona – deve essere decodificato a questo livello. Solo in questo campo della fisica appaiono così tante leggi apparentemente controintuitive che quasi la teoria quantistica diventa una disciplina filosofica. In effetti, la fisica quantistica è una sorta di interpretazione probabilistica della realtà, in cui ogni piccola particella è in uno stato quantistico. Questa è la curva d’onda che consiste in un insieme di variabili come posizione, direzione e velocità con cui si muove la particella. Per il teletrasporto, devi raccogliere tutte le informazioni sullo stato quantico dell’oggetto prima di inviarlo. Tuttavia, secondo un altro principio fisico, è impossibile determinare completamente lo stato quantistico di un oggetto. I fisici si riferiscono alla relazione di incertezza di Heisenberg per questo scopo. Già nel 1927 descrisse che nella meccanica quantistica ci sono coppie le cui grandezze non possono essere registrate con precisione simultaneamente. In altre parole: se si determina con precisione la posizione della particella, allora la velocità diventa incerta. Per somiglianza, pensa ai dadi. Hai una possibilità su sei di tirarne tre. Ma più è probabile che tu faccia il terzo tiro, meno è probabile che tiri qualsiasi altra cosa. Nella meccanica quantistica, è possibile che due particelle abbiano contemporaneamente molte proprietà che si escludono a vicenda. Ad esempio, i qubit, che sono versioni quantistiche degli zeri classici e altri per le informazioni digitali, possono essere sia zero che uno allo stesso tempo. Se trasferisci questo pensiero dal livello subatomico al mondo sensoriale, raggiungi il gatto di Schrödinger. In quell’esperimento mentale del 1935, un gatto fu rinchiuso in una scatola contenente un atomo radioattivo, un contatore Geiger e una bottiglia di acido cianidrico. Quando l’atomo si decompone, il contatore Geiger colpisce e la bottiglia di acido cianidrico si rompe. In questo caso, il gatto muore. Se non scade, il gatto vivrà. Nella teoria dei quanti, un gatto può essere vivo e morto allo stesso tempo, a patto di non aprire la scatola per vedere se l’atomo si è eroso. Per Schrödinger, questo esperimento è stato sufficiente per concludere che la meccanica quantistica era solo un modello teorico, ma non una descrizione del mondo reale, dove un gatto non può essere vivo e morto allo stesso tempo. La teoria quantistica si dimostra utile per comprendere le piccole particelle in fisica. E ora abbiamo gli strumenti per eseguire esperimenti a livello atomico e vedere cose che Schrödinger pensava impossibili. Ad esempio, gli esperimenti a Delft hanno dimostrato che è possibile trasmettere informazioni sulla posizione e la direzione di un elettrone tramite teletrasporto senza modificarlo. “Lo abbiamo fatto senza spostare l’elettrone stesso”, afferma Levine Vandersiben, direttore scientifico fiammingo di QuTech a Delft, l’Istituto per la tecnologia quantistica della TU Delft e l’Organizzazione olandese per la ricerca scientifica applicata TNO. “Nei nostri esperimenti con il teletrasporto di informazioni quantistiche, un elettrone è presente in entrambi i luoghi. Stiamo solo trasmettendo informazioni sullo stato dell’elettrone”. Questo non è facile. Ciò richiede che i due elettroni siano prima entangled. La linea di fondo è che con due elettroni entangled su un lato si verifica un cambiamento nell’informazione, ma anche istantaneamente con l’elettrone dall’altro lato. Questo è un collegamento a più livelli. Supponiamo di lanciare una moneta e scrivere il risultato su due fogli di carta. Ne mandi uno a qualcuno a New York e l’altro a qualcuno a Los Angeles. Nessuno può sapere cosa c’è in quelle buste, ma se il risultato è in una moneta, sarà lo stesso con l’altra. Entanglement è apparso per la prima volta in un articolo di Albert Einstein negli anni ’30. Vide in esso la prova che la meccanica quantistica è incompleta. Secondo lui, devono essere all’opera forze spettrali che possono rendere due molecole in luoghi diversi così strettamente correlate da condividere tutte le loro proprietà. Illuminando due elettroni con lo stesso raggio laser e l’entanglement con la luce emessa, i ricercatori di Delft hanno dimostrato che l’entanglement è davvero possibile. Nel 2014 lo hanno fatto a una distanza di 3 metri, quattro anni dopo a una distanza di 1,3 chilometri. Il test di QuTech è un passo verso la trasmissione di informazioni quantistiche su grandi distanze. Attraverso un cavo ottico diventa possibile trasmettere informazioni alla velocità della luce. Ma se Internet ad alta velocità è l’unico vantaggio, ha senso il teletrasporto? “Ci sono sicuramente applicazioni utili per questa intuizione”, afferma Vandersypen. “Qui a Delft stiamo lavorando a una versione quantistica di Internet. Non si tratta solo di velocità, ma anche di sicurezza. Nessuno può ascoltare o apportare modifiche inosservato. Perché se qualcuno cerca di intercettare un fotone, ciò influenzerà lo stato quantico. accorgersene.” Un’alternativa alla tecnologia blockchain è più adatta di una futura applicazione nei viaggi spaziali? Vandersypen: “Puoi vedere un parallelo con la tecnologia blockchain, entrambe le quali aumentano la sicurezza crittografica. Ma la differenza è che la blockchain parte dal presupposto che i computer più potenti non possono decifrare la chiave, mentre la versione quantistica si basa sulle leggi naturali per garantire sicurezza L’Internet quantistico è semplicemente impenetrabile per gli hacker.