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Il teletrasporto è diventato realtà

Il primo trasferimento a distanza tra luce e atomi spalanca la strada al super-computer quantico. Con i network basati sulla meccanica dei quanti si avranno potenze di calcolo oggi ancora inimmaginabili

Copenhagen è al centro della fisica dei quanti. Un gruppo di scienziati del «QuantOp» - una divisione del Niels Bohr Institutet - guidato dal professor Eugene Polzik ha annunciato di avere realizzato il primo teletrasporto quantistico tra luce ed atomi,aprendo una via finalmente concreta verso la futura realizzazione del «quantum computer» e di network basati sulla meccanica quantistica. A Copenhagen l’entusiasmo traspare evidente, ma di primo acchito non è del tutto comprensibile al grande pubblico: il teletrasporto quantistico, di per sé, non è di fatto una novità per la comunità scientifica e questo sistema di trasmissione dell’informazione era già stato sperimentato con successo da altri team.

Teletrasporto Ciò che fa la differenza è un altro aspetto: fino ad oggi l’esperimento di teletrasporto era stato possibile solo tra i fotoni della luce oppure solo tra singoli atomi di alcuni elementi chimici. Il merito della ricerca di Polzik - pubblicata su «Nature» - è quello di aver creato per la prima volta una trasmissione di stati quantici tra fotoni della luce ed atomi di un gas di Cesio, riuscendo così a collegare due «mondi» tra loro lontanissimi: uno immateriale (i fotoni sono privi di massa) ed uno decisamente materiale (il Cesio è ampiamente sfruttato nei laboratori di tutto il mondo come «orologio» nucleare).

Teletrasporto: il laboratorio Alla base della spiegazione scientifica del teletrasporto quantistico c’è un effetto fisico molto particolare, detto «entanglement», un fenomeno nel quale gli stati quantici di due o più particelle devono essere descritti gli uni facendo riferimento a quelli degli altri, quantunque i singoli oggetti possano essere separati tra loro spazialmente. Questo legame inusuale ed indissolubile, totalmente sconosciuto ad altre teorie fisiche, sia classiche sia relativistiche, è stato così avvicinato - in chiave analogica - al teletrasporto della fantascienza: il trasferimento di un corpo che, dopo essersi smaterializzato, si ricostituisce in un altro luogo. Il parallelo fantascientifico non ha però aiutato a superare le difficoltà concettuali ed interpretative insite nel bizzarro effetto: l’«entanglement» - fin dalla sua teorizzazione - si è così meritato la corona di fenomeno quantistico tra i più «spinosi» e la sua formalizzazione ha creato problemi soprattutto di natura epistemologica, legati alle possibili «versioni» della meccanica quantistica.

Teletrasporto: i ricercatori Un esempio delle difficoltà sollevate dal teletrasporto quantistico è una famosa e grave spaccatura nella comunità scientifica, originatasi nel 1935 dopo il ripudio della teoria dei quanti da parte di Albert Einstein. Il celeberrimo fisico, che pure aveva contribuito con un articolo del 1905 sull’effetto fotoelettrico all’accettazione del concetto di quanto di energia, entrò di fatto in contrasto con i fisici europei che portavano avanti la ricerca nel mondo quantistico, non accettando le conclusioni a cui erano pervenuti ed arrivando a definire l'«entanglement» come «un’azione spettrale a distanza», in modo assolutamente dispregiativo.

Fantasmi ed abiure a parte, l’«entanglement» si è però dimostrato sperimentalmente un fenomeno reale ed il lavoro del gruppo di Polzik ha rivelato quali interessanti sbocchi potrebbe portare.

Nell’esperimento a Copenhagen l’informazione è stata contrassegnata nella forma di un determinato stato quantico della luce di un laser: questo stato è stato accoppiato - a circa mezzo metro di distanza - con quello di uno ione di Cesio all’interno di una nube gassosa di almeno mille miliardi di atomi: come conseguenza sia il fotone sia lo ione risultavano entrambi legati dall'«entanglement».

Lo scambio di informazione richiede sempre un canale di trasmissione classico, ma Polzik ha dimostrato per la prima volta che è possibile immagazzinare l’informazione dei fotoni in un supporto materiale come gli atomi di Cesio e viceversa: uno stoccaggio di dati che ci avvicina alla progettazione del «quantum computer» e di network basati sulla meccanica dei quanti,dispositivi che ci permetteranno di disporre di inimmaginabili potenze di calcolo.

Per approfondimenti:

"Niels Bohr Institute - University of Copenhagen":http://www.nbi.ku.dk/english

"Quantop - Danish National Research Foundation Center for Quantum Optics": http://quantop.nbi.dk/

"L'ABC del fenomeno dell'entanglement quantistico": http://www.joot.com/dave/writings/articles/entanglement/

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