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Duplicazione a distanza con il teletrasporto

I teletrasporto avviene lungo questi cavi in fibra ottica (www.gap-optique.unige.ch)

Un gruppo di ricercatori di Ginevra è riuscito a teletrasportare l'identità di una particella a una distanza di 55 metri. Un nuovo record verso la realizzazione dei computer del futuro.

L'esperimento è stato condotto utilizzando dei fotoni gemelli, le particelle elementari della luce.

Dimenticate Star Trek, dimenticate i fasci di luce che smaterializzano il corpo del capitano Kirk per farlo riapparire un attimo dopo a migliaia di chilometri di distanza: è impossibile, allo stato attuale delle conoscenze, trasferire istantaneamente un oggetto fisico da un luogo all'altro. Il teletrasporto esiste, è già stato sperimentato ripetutamente nei laboratori, ma è una cosa diversa.

L'esperimento di Ginevra

"La materia e l'energia non possono essere teletrasportate", spiega Nicolas Gisin, direttore dell'Unità di Ottica dell'Università di Ginevra, "ma possiamo teletrasportare l'identità quantistica di una particella, ovvero la sua struttura intima."

Data una particella al punto di partenza, è possibile trasferire la sua "identità", cioè l'informazione relativa alle sue caratteristiche fisiche, fino al punto di arrivo e creare lì un suo perfetto duplicato, modificando le caratteristiche di una seconda particella, già disponibile all'arrivo.

Gisin e i suoi collaboratori hanno realizzato un esperimento di questo tipo battendo ogni precedente record di distanza: il teletrasporto ha coperto i cinquantacinque metri che separano due laboratori adiacenti nel sottosuolo dell'Università di Ginevra, collegati da 2 km di cavi ottici.

I fotoni gemelli

Per trasmettere a distanza l'identità di una particella, i fisici si servono dei fotoni gemelli: con una tecnica chiamata "entanglement" è possibile produrre una coppia di fotoni, le particelle elementari della luce, che risultano legati tra loro. Anche se si trovano a grande distanza l'uno dall'altro, tutto quello che viene fatto ad un fotone accade simultaneamente al suo gemello.

I due gemelli vengono utilizzati come "terminali" per la trasmissione. La particella che si vuole duplicare a distanza viene posta a contatto con uno di loro, mentre uno strumento registra una serie di parametri relativi al loro incontro. Il contatto con la particella produce delle modifiche nello stato del fotone, modifiche che compaiono istantaneamente nel suo gemello.

In base a questa trasformazione e alle informazioni ottenute dallo strumento, in corrispondenza del terminale di arrivo è possibile generare un duplicato esatto della particella originaria. Il trasferimento è avvenuto.

Dal teletrasporto ai computer del futuro

Nel 1993, un gruppo di ricerca internazionale ha dimostrato la possibilità teorica di realizzare il teletrasporto utilizzando coppie di fotoni gemelli come terminali del trasferimento.

Quattro anni dopo, due equipe di scienziati italiani e austriaci hanno portato a termine con successo i primi esperimenti, trasferendo l'identità di una particella a pochi centimetri di distanza, sui banchi dei loro laboratori.

Nicolas Gisin e i suoi collaboratori hanno fatto di meglio. Hanno trasmesso l'identità di un fotone a cinquantacinque metri di distanza, senza che le informazioni andassero perdute a causa del lungo tragitto. La difficoltà maggiore incontrata dai fisici negli esperimenti di teletrasporto, infatti, è l'instabilità dei fotoni gemelli, che con il passare del tempo, trasportati a grande distanza, perdono il loro reciproco collegamento e non funzionano più.

Il problema è di carattere tecnico, non teorico. I fisici ginevrini lo hanno in parte risolto. "La prima e forse l'unica applicazione possibile del teletrasporto", spiega Gisin, "è nel campo della comunicazione e dell'informatica." I quantum computer, una nuova generazione di calcolatori, enormemente più potenti di quelli attuali, si serviranno del teletrasporto di particelle elementari per manipolare e trasmettere informazioni.

Per arrivare alla nascita del primo computer quantistico, però, occorre perfezionare le tecniche di trasferimento. L'esperimento di Ginevra, descritto sulle pagine della rivista Nature, è un passo in più nella direzione giusta.

swissinfo, Maria Cristina Valsecchi


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