Teletrasporto, arriva il telecomando quantistico

“Abbiamo mostrato come la capacità di compiere operazioni quantistiche in modo continuo e deterministico possa essere sfruttata per indurre dinamiche non locali tra due regioni separate”. No, non vi stiamo prendendo in giro: sono le parole di Christine Muschik, fisico al Mediterranean Technology Park di Barcellona. Che, tradotte in linguaggio comprensibile, suonano molto più interessanti: abbiamo un’idea per teletrasportare particelle quantistiche. Niente fantascienza. Anche perché, nonostante un nome così esotico, il teletrasporto quantistico – inteso nel senso di spostamento istantaneo da un punto all’altro senza attraversare la regione di spazio tra i due punti – è una procedura standard in qualsiasi laboratorio di ottica quantistica. L’innovazione di Muschik sta nell’aver ideato il modo di teletrasportare oggetti quantistici in modo continuo. Finora, i fisici erano in grado di farlo solo su singole particelle, una alla volta.

Il set up di base è una semplice estensione rispetto a quello del teletrasporto tradizionale, possibile grazie al bizzarro e controintuitivo fenomeno noto come entanglement(difficilmente traducibile in italiano): due particelle quantistiche così profondamente e intrinsecamente legate tra loro da condividere la stessa esistenza. In termini matematici, questo si traduce nel fatto che entrambe le particelle sono descritte dalla medesima funzione d’onda. Di conseguenza, ogni manipolazione su una delle due influenza automaticamente e istantaneamente l’altra, indipendentemente dalla distanza tra loro.

Chiamiamo A e B le due particelle accoppiate. Il teletrasporto avviene quando A interagisce con una terza particella X modificando istantaneamente il proprio partner B. Il trucco sta nel preparare tale interazione in modo tale che B finisca nello stesso stato di X. Non in uno stato simile, badate bene: in uno stato identico, che nel mondo della meccanica quantistica vuol dire che nessuna misura potrà distinguere B da X. Se questo accade, allora X è stata teletrasportata con successo.

La tecnica di Muschik funziona in modo simile: anzitutto, i fisici creano la coppia di particelle entangled. Poi mettono una di esse in un campo magnetico variabile per manipolare il suo stato in modo continuo. In modo tale che, come abbiamo appena visto, anche l’altra particella risenta della manipolazione. In altre parole, il campo magnetico applicato in una regione di spazio provoca un cambiamento istantaneo in un’altra regione distante. È a questo che si riferisce Muschik quando parla di “dinamiche non locali tra due regioni separate”. 

L’entanglement, purtroppo, è un meccanismo piuttosto fragile, perché qualsiasi osservazione o misura effettuata su una delle due particelle distrugge irreversibilmente il collegamento tra loro: tuttavia, negli ultimi anni, i fisici hanno fatto grandi progressi nello sviluppo di tecniche di manipolazione di oggettti quantistici che non distruggano la loro natura. Il trucco sta nel trattare le particelle molto delicatamente, manipolandone lo stato poco alla volta ma in modo continuo (ecco perché Muschik ha usato un campo magnetico variabile) fino a produrre un cambio significativo nell’intero sistema.

La tecnica, per quanto interessante, è però ancora del tutto teorica. Bisogna ancora aspettare che qualcuno la verifichi sperimentalmente. Nel frattempo, il lavoro è stato pubblicato su arXiv per essere valutato dalla comunità scientifica. Ma, probabilmente, non ci sarà da attendere molto. Gli sperimentali si stanno già fregando le mani.

Via: Wired.it

Riferimenti: arXiv

Credits immagine: Kumitey/Flickr