Nuovo Esperimento Cittadino per il Teletrasporto Quantistico


Cristalli utilizzati nel corso degli esperimenti sul teletrasporto quantistico per immagazzinare fotoni "intrecciati". Credits: Félix Bussières/University of Geneva
Cristalli utilizzati nel corso degli esperimenti sul teletrasporto quantistico per immagazzinare fotoni "intrecciati". Credits: Félix Bussières/University of Geneva

La scienza che indaga sullo strano mondo delle particelle estremamente piccole o “fredde” ha da poco compiuto un gigantesco passo avanti: abilità straordinarie come il teletrasporto quantistico, finora analizzate e sperimentate soltanto nei laboratori, sono state riprodotte per la prima volta in contesti della vita di tutti i giorni, dando il via ad una possibile rivoluzione dei sistemi di comunicazione attuali.

Alle dimensioni ed energie di un fotone il teletrasporto diviene possibile grazie alle peculiarità delle leggi a cui sono sottoposte le particelle: un grande ruolo viene assunto – in questo specifico caso – dall’entanglement, “intreccio” degli stati di due particelle le cui proprietà risultano collegate attraverso lo spazio anche a (potenzialmente) grandi distanze. Ed ecco come avviene nello specifico il teletrasporto quantistico: supponiamo di avere due particelle 1 e 2 (ad esempio due fotoni) con stati intrecciati, e di mandare il fotone 2 a grande distanza dall’1. Se il fotone 2 interagisce con una terza particella – che chiamiamo fotone 3 – e lo stato di quest’ultima viene trasferito al fotone 2, automaticamente sarà “teletrasportato” anche al fotone 1, nonostante 1 e 3 non si siano mai incontrati. Avviene così un passaggio letteralmente istantaneo di informazioni tra due punti che possono essere davvero lontani.

Cristalli utilizzati nel corso degli esperimenti sul teletrasporto quantistico per immagazzinare fotoni "intrecciati". Credits: Félix Bussières/University of Geneva
Cristalli utilizzati nel corso degli esperimenti sul teletrasporto quantistico per immagazzinare fotoni "intrecciati". Credits: Félix Bussières/University of Geneva

Il primo esperimento di teletrasporto quantistico avvenuto con successo – realizzato dai ricercatori della University of Calgary (Canada) in collaborazione con gli ingegneri del Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena (California), ed i cui dettagli sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Nature Photonics – è stato condotto all’interno della rete di cavi metropolitana di Calgary, avendo luogo per la prima volta all’interno di una infrastruttura cittadina. Lo stato quantico di un fotone è stato letteralmente teletrasportato per ben 6 km all’interno di un tratto inutilizzato, costituendo un nuovo record per le condizioni in cui l’esperimento è stato costruito: di fatto maggiori distanze sono state precedentemente raggiunte, ma solo all’interno dei laboratori in cui, per simulare la perdita di segnale data causata da lunghe distanze, i fotoni si trovavano a viaggiare in rocchetti di cavi.

“Dimostrare gli effetti quantistici come il teletrasporto al di fuori dell’ambiente di un laboratorio implica una nuova serie di sfide. Questo esperimento mostra come queste sfide possano essere vinte e da questo momento pone un’importante pietra miliare verso il futuro Internet quantistico,” racconta Francesco Marsili, co-autore del JPL. “La comunicazione quantistica sblocca alcune delle proprietà uniche della meccanica quantistica per, ad esempio, scambiare informazioni di massima sicurezza o collegare computer quantistici.”

Il sistema di comunicazioni ad alta sicurezza realizzato è stato già testato in svariati campi, tra cui industre finanziarie o le stesse agenzie spaziali che l’hanno impiegato per la protezione dei segnali provenienti dallo spazio: il prossimo passo sarà lo sviluppo di ripetitori che, in analogia a quelli già utilizzati per le telecomunicazioni, saranno in grado di trasportare lo stato intrecciato di un fotone da un luogo a quello successivo per l’intero Paese.

Giulia Murtas

Fonte: http://www.nasa.gov/feature/jpl/teleporting-toward-a-quantum-internet

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