Guida utile al teletrasporto

Uno studio pubblicato recentemente su Nature dai ricercatori dell'Università del Maryland illustra come sia possibile, condizionando il comportamento di sette atomi, riprodurre un vero e proprio «teletrasporto». Il fenomeno non è impossibile nell'ambito della Meccanica quantistica (Mq) attraverso un fenomeno definito «quantum information scrambling».

Al cinema le cose sono un po' più alla portata. Nelle astronavi di Star Trek c'è sempre una sala per il «teletrasporto», permettendo ai protagonisti di spostarsi da un punto a un altro in maniera istantanea, ignorando qualsiasi ostacolo, come se fossero onde di segnali radio, oppure si può essere dotati fisicamente del teletrasporto, come nel film Jumper.

Nell'ambito della fisica non molto tempo fa si è parlato invece di «entanglement quantistico», teorizzando la possibilità di effettuare comunicazioni istantanee, anche a distanza di anni luce, questo perché si è notato che due particelle derivate da una di partenza, potevano influire l'una sull'altra: sarebbe come se dando un calcio a una palla, volasse via anche la sua gemella posizionata altrove, come se il nostro calcio si trasmettesse egualmente a entrambe.

Purtroppo però non è possibile sfruttare questa facoltà nell'ambito delle comunicazioni; detta brutalmente: nel mondo della Meccanica quantistica l'atto stesso di sollevare la cornetta di un telefono, basato sull'entanglement, renderebbe la chiamata incomprensibile. Ma ci sono altri campi in cui i fenomeni che avvengono a livelli quantistici potrebbero aiutarci, sia nel campo dei computer quantistici, sia nello studio dei buchi neri.

Marco Coletti, perché il teletrasporto è possibile, ma solo nella Meccanica quantistica

Se tutto questo comincia a causarvi un forte mal di testa non preoccupatevi. Abbiamo contattato il fisico e divulgatore di YouTube Marco Coletti che ha accettato di spiegare a Open cosa significa realmente studiare il teletrasporto in fisica.

Cosa si intende per «quantum information scrambling»?

«L’informazione conservata in un sistema quantistico tende a “nascondersi” al suo interno attraverso fenomeni di entanglement e interazioni tra i vari componenti. In teoria questo fenomeno può essere invertito e l’informazione recuperata. Si tratta di un caso diverso rispetto alla “termalizzazione” dove l’informazione viene irrimediabilmente dispersa a causa di interazioni non volute, come fotoni vaganti presenti perché il sistema non è allo zero assoluto».

Pixabay |La doppia natura onda/particella in Meccanica quantistica

Perché riguardo al recente studio pubblicato su Nature si è parlato di «teletrasporto degli stati quantici»? Quali vantaggi si potrebbero avere nello sviluppo dei computer quantistici?

«Il metodo usato per verificare la possibilità di invertire il processo di scrambling sfrutta il teletrasporto dello stato quantico degli ioni coinvolti nell’esperimento. In MQ il teletrasporto è meno “entusiasmante” di quanto non lo sia nella fantascienza e si basa sul principio per cui due particelle dello stesso tipo poste nello stesso stato sono più che identiche: sono la stessa particella. Quindi se trasferiamo lo stato di una particella su un’altra dello stesso tipo (due ioni, due elettroni, ecc.), non ho creato una copia della prima. L’ho davvero teletrasportata in un altro luogo, perché non ho alcun modo di distinguere questa particella da quella iniziale. Per i computer quantistici questo è un processo interessante, perché consente di recuperare informazione che altrimenti tenderebbe a nascondersi».

Pixabay |Computer quantistico

Questo studio potrebbe anche aiutarci a capire meglio la natura dei buchi neri?

«Un problema dei buchi neri è se distruggono o meno l’informazione. Se butto un libro in un buco nero, questo “scompare” dal nostro Universo. L’informazione in esso contenuta è persa per sempre? Forse no. L’esperimento pubblicato su Nature potrebbe portare a dimostrare che ciò che i buchi neri fanno è prendere l’informazione, “mescolarla” tramite il quantum scrambling e poi riemetterla come radiazione di Hawking (quest’ultima è un fenomeno già accettato in astrofisica)».

NASA/JPL |Buco nero, rappresentazione artistica

Allora abbiamo dimostrato anche la possibilità del teletrasporto come si vede in Star Trek?

«Purtroppo no, il teletrasporto alla Star Trek è profondamente diverso! Innanzitutto non serve una copia pre-esistente dell’oggetto teletrasportato (nel teletrasporto quantistico invece serve una seconda particella e la prima non viene disintegrata). Inoltre ci sono problemi nella identificazione dello stato del corpo da teletrasportare. E poi problemi di natura filosofica per stabilire se l’oggetto che esce dal teletrasporto è davvero quello originale o solo una copia. In MQ quest’ultimo dubbio non c’è. Sono esattamente la stessa cosa».

Wikipedia |Il teletrasporto compare per la prima volta nella serie Tv americana "Star Trek", come espediente narrativo per far atterrare nei pianeti i protagonisti