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Teletrasporto quantistico da terra a un satellite in orbita

Teletrasporto, crittografia inviolabile, computer potentissimi. Questi sono i tre grandi ambiti di ricerca legati al teletrasporto di particelle, e con l'esperimento cinese Micius si è segnato un risultato memorabile.

Teletrasporto quantistico da terra a un satellite in orbita

È un nuovo record per il teletrasporto quantistico quello stabilito in Cina dagli scienziati del progetto Micius, che sono riusciti a trasferire un fotone di ben 500 chilometri. Le particelle sono state trasferite dalla stazione di Ngari, a un'altitudine di 400 metri, al satellite che dà il nome al progetto stesso.

Quest'ultimo è un ricevitore di fotoni molto sensibile, messo in orbita qualche tempo fa proprio con lo scopo di fare esperimenti sul teletrasporto quantistico, l'entanglement e la crittografia quantistica. E ieri è stato annunciato lo storico risultato dei primi esperimenti.

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Un record che potrebbe presto essere infranto: Micius potenzialmente può arrivare fino a 1.400 Km - la distanza massima tra satellite e base terrestre - e gli scienziati lavorano costantemente per superare i limiti. In teoria, infatti, non esiste alcun limite al teletrasporto quantistico delle particelle.

Si potrebbe dunque, a livello teorico, teletrasportare una particella da una parte all'altra della galassia con questo sistema. Una teoria su cui Albert Einstein era molto scettico, perché presuppone che l'informazione quantistica possa viaggiare più veloce della luce. Il famoso fisico tedesco arrivò, nel 1942, a dire che "è difficile riuscire a dare un'occhiata alle carte di Dio. Ma non credo per un solo istante che Lui giochi a dadi o che adoperi metodi telepatici (come vorrebbe l'attuale teoria dei quanti).

E su questo aspetto non è cambiato molto: la comunicazione superluminica è ancora impossibile, al netto di teorie lungi dall'essere dimostrate. La spiegazione al paradosso sollevato da Einstein esiste e non viola la Relatività Speciale. 

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Su altri aspetti invece pare comunque che Einstein si sbagliasse, giacché il teletrasporto quantistico è stato dimostrato diverse volte negli ultimi anni, arrivando a diventare una pratica sperimentale comune in molti laboratori di tutto il mondo.

Restano tuttavia alcuni limiti notevoli: l'entanglement, lo speciale legame che si può creare tra due particelle, è vulnerabile ed è particolarmente difficile mantenerlo stabile con l'aumentare della distanza. Gli scienziati cinesi per esempio hanno creato 4.000 coppie di fotoni vincolati ogni secondo, mandandone poi uno sul satellite e tenendo l'altro a terra.

Dopodiché hanno misurato i fotoni a terra e quelli in orbita per verificare che l'entanglement si fosse mantenuto e fosse stabile. Hanno eseguito l'operazione per 32 giorni e spedito milioni di fotoni, ottenendo un risultato positivo in 911 casi.

"Questo lavoro rappresenta il primo collegamento da terra a satellite per un teletrasporto quantistico affidabile e a lunga distanza, ed è un passo essenziale verso una Internet quantistica", ha detto uno degli scienziati.

Che cosa significa teletrasporto quantistico?

Nonostante il termine rimandi al concetto fantascientifico reso famoso da Star Trek, ciò di cui stiamo parlando non ha nulla a che vedere con la popolare serie televisiva. Difficile da accettare per chi ama la fantascienza, ma il teletrasporto quantistico è comunque una realtà affascinante e ha grandi potenzialità. 

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Jadzia Dax con l'uniforme TOS, difficile resistere

Con il teletrasporto quantistico "trasferiamo" lo stato quantistico da una particella all'altra. Le virgolette sono essenziali perché si tratta di una rappresentazione simbolica, e non c'è alcun reale trasferimento - a eccezione di quando la particella è stata portata dal laboratorio al satellite.  

Le due particelle legate da entanglemente si possono però misurare. Al misurare la particella A, automaticamente conosco lo stato quantistico della particella B. E faccio collassare lo stato di entrambe.

Ma allora perché diavolo si chiama teletrasporto quantistico se non si trasporta un bel niente? Esiste in effetti un trasporto di informazioni: nel momento in cui qualcuno sul satellite (qualcosa in effetti) controlla la particella e informa i tecnici al suolo. Questo passaggio di informazioni avviene tuttavia con strumenti tradizionali, indipendenti dalla meccanica quantistica. E non avviene a velocità superiori a quelli della luce. 

Ciò che risulta rilevante in questo esperimento è comunque la grande distanza. Riuscire a mantenere l'entanglement a 500 km di distanza, per di più trasferendo le particelle attraverso l'atmosfera, è in effetti la parte ammirevole del progetto Micius. 

Nota: (12/07/2017) l'articolo è stato modificato per apportare alcune correzioni. Nella versione precedente si lasciava intendere, erroneamente, che fosse possibile il trasporto di informazioni a velocità superiori a quelle della luce. 

Ringrazio Fabio Cavaliere, ricercatore ricercatore in fisica teorica della materia condensata presso il Dipartimento di Fisica dell'Università di Genova, per la consulenza offerta. 


Tom's Consiglia

La fisica quantistica farebbe venire il mal di testa anche ai più volenterosi. Meglio una cosa meno impegnativa tipo Crash Bandicoot N.Sane Trilogy.

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