Chi di noi non ha assistito a un qualunque episodio della fortunata quarantennale serie TV “Star Trek”? Credo proprio che sia nota quasi a tutti. Pensando a Star Trek ci torna in mente l’astronave Enterprise, capace di viaggiare nello spazio a Warp 9 (9 volte la velocità della luce), esperienza già vissuta da eroi del fumetto quali Flash e Superman. Ma, ancor di più, ci ha lasciati esterrefatti la capacità di teletrasportare cose e persone a distanze notevoli, disgregando la materia e ricomponendola fedelmente altrove.
Non possiamo fare a meno di chiederci: “Sarà mai possibile un giorno, per le persone, oltre a viaggiare nello spazio, balzare da un luogo all’altro del pianeta eludendo traffico stradale e aereo, in pochi secondi?”
I consumati ottimisti sostengono: “Sì! Come un tempo Jul Verne appariva un visionario nel suo ‘Viaggio dalla Terra alla Luna’, oggi abbiamo le basi per asserire: ciò che è impossibile oggi sarà possibile domani, la storia ce lo insegna”
Gli scettici indomiti, oltre ad affermare che l’atterraggio sulla Luna non c’è mai stato, sostengono : “È impossibile ricomporre ciò che è stato distrutto, dalla cenere non si ricostruisce il legno”
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“C’è un gatto intrappolato in una scatola, assieme a un atomo radioattivo e a un flacone di veleno che minaccia di ucciderlo. Non è la vittima di un gioco sadico, ma il protagonista di un esperimento che riguarda l’intera umanità: sapere se sopravvivrà o meno permetterebbe di rivoluzionare tutte le nostre conoscenze, offrendoci finalmente la capacità di esplorare la natura più intima della materia. Quel micio imprigionato segna il momento in cui abbiamo smesso di capire il mondo. Lo abbiamo fatto quasi un secolo fa, quando proprio davanti alla sorte di quel felino si sono fermati i tentativi di scoprire i segreti delle particelle più piccole di tutte” (Angelo Bassi, lo scienziato ribelle, ved. più avanti).
Gli scienziati non si arrendono né alle barriere religiose, né a quelle intellettuali, né tantomeno a quelle scientifiche, ma solo alla disponibilità dei governi disposti a finanziare certi progetti di ricerca alle frontiere della scienza.
Molte ricerche in tal senso sono state avviate negli ultimi 30 anni, e, in passato, qualche risultato c’è stato: si è riuscito a teletrasportare un fotone a 500 km di distanza. Poi il silenzio, per altri vent’anni e più. Bottino ben magro rispetto alle aspettative.
Ma ci sono buone notizie, e anche recenti: la Fisica Quantistica fa passi da gigante: recentemente un gruppo di ricercatori che lavora per Caltech e Fermilab ha dimostrato come sia possibile effettuare il Teletrasporto Quantistico a una distanza di 44 km con un’accuratezza del 90%: un risultato che fa ben sperare per le reti quantistiche di domani.
Il trasferimento delle informazioni quantistiche è un processo molto più complesso di quello tradizionale che permette, ad esempio, di visualizzare questa notizia, residente in un server ubicato chissà dove, sul vostro computer. La ricerca sta tuttavia progredendo in questo campo e l’ultima novità arriva dagli Stati Uniti: un gruppo di ricerca del Fermilab e del Califormia Institute of Technology (Caltech in breve) ha effettuato il teletrasporto quantistico di informazioni a 44 km di distanza con una accuratezza del 90%. Un risultato di grande rilevanza che lascia presagire la possibilità di creare in futuro reti quantistiche a livello cittadino e oltre.
L’esperimento riuscito di Caltech e Fermilab
Il risultato del Caltech: Bisogna innanzitutto fare una premessa: in ambito quantistico il termine “Teletrasporto” ha un significato leggermente differente rispetto a quello normalmente impiegato, che fa pensare a Star Trek e ad altre ambientazioni fantascientifiche. In realtà si parla di ”Teletrasporto dello stato quantistico”, che corrisponde poi di fatto al teletrasporto fisico.
Per capire meglio di cosa si tratti, si pensi a un esempio come questo: l’autore di questa notizia e il lettore hanno due fogli bianchi in tutto e per tutto identici. Sono tanto identici che potrebbero essere scambiati e nessuno saprebbe dire che ciò sia avvenuto. Immaginiamo ora invece che il foglio dell’autore abbia stampato su di esso questa notizia: se l’inchiostro venisse rimosso senza lasciare alcuna traccia e venisse, invece, apposto in maniera totalmente identica sul foglio del lettore, l’informazione verrebbe teletrasportata perché non sarebbe possibile distinguere il foglio “originale” da quello di destinazione. L’esempio è volutamente semplicistico e semplificato, ma vuole dare l’idea del concetto sottostante.
In ambito quantistico due atomi che abbiano lo stesso stato sono identici in tutto e per tutto, tanto che non ha senso parlare di atomi distinti con una propria identità, dato che non è possibile distinguerli al di là della propria posizione nello spazio. In virtù di ciò, trasferire le informazioni da un atomo all’altro è un’operazione indistinguibile dallo scambio degli atomi stessi e per questo si parla di teletrasporto.
Il gruppo del Fermilab ha utilizzato della fibra ottica commerciale, del tutto simile a quella utilizzata per costruire le reti odierne, per trasmettere l’informazione dell’entanglement quantistico a una distanza di 44 km. Di particolare rilevanza è l’accuratezza, pari al 90%, che lascia presagire la possibilità di creare reti quantistiche su scala cittadina una volta che la tecnologia si sarà evoluta a sufficienza.
“Siamo molto contenti di questi risultati”, ha affermato Panagiotis Spentzouris, capo del programma quantistico del Fermilab e uno degli autori dello studio pubblicato su PRX Quantum. “Questo è un risultato chiave nel percorso verso la costruzione di una tecnologia che ridefinirà come effettuiamo la comunicazione su scala globale.”
Lo sviluppo di una rete quantistica permetterà di scambiare informazioni tra aziende o tra diverse sedi della stessa azienda garantendone la confidenzialità, ad esempio, ed è per questo motivo che molte realtà pubbliche e private stanno investendo grosse somme in questo ambito.
Altro studio condotto dai ricercatori guidati da Simon Gröblacher della Delft
Nel comunicato sul sito della TU Delft si parla di “ricerca rivoluzionaria”. Lo studio è stato pubblicato su Nature Photonics.
La struttura ricettiva è microscopica, misurabile in micrometri, fatta da decine di miliardi di atomi. I ricercatori sono riusciti a trasportare fotoni attraverso decine di metri di fibra ottica. I fotoni, partiti dalla fonte, sono arrivati nella memoria quantistica realizzata con due massicci risonatori meccanici fatti di silicio, ognuno delle dimensioni di 10 micrometri. Lo stato teletrasportato di fotoni poteva poi essere recuperato fedelmente dai ricercatori dalla memoria.
Il teletrasporto quantistico dunque è uno degli obiettivi primari dell’intera informatica quantistica, soprattutto per quanto riguarda il comparto delle reti di comunicazione. Da quando l’effetto è stato dimostrato empiricamente, diversi team di ricercatori si sono sforzati di ricreare il primo teletrasporto quantistico di uno stato di un qubit ottico arbitrario su una memoria micromeccanica quantistica. Ed è ciò che hanno fatto i ricercatori guidati da Simon Gröblacher della Delft.
La Meccanica Quantistica, oltre i confini della Fisica
Parafrasando l’aneddoto del micio intrappolato, stiamo parlando di una materia complicata che però sta per trasformare la nostra vita: il campo su cui oggi si sfidano tutte le grandi potenze, con investimenti miliardari e programmi top secret destinati nel giro di pochissimi anni a imprimere uno sviluppo tecnologico stupefacente. Stiamo parlando di ricerche che già rendono reale la fantascienza, concretizzando il teletrasporto della fiction di Star Trek nei laboratori dove si realizzano test sui fotoni. Stiamo costruendo prototipi di reti di comunicazione che nessun hacker potrà mai violare. E soprattutto inventando computer con una velocità spaventosa nell’elaborare masse enormi di informazioni. Stiamo parlando della Meccanica Quantistica: la teoria che ha permesso di superare i limiti della fisica classica e farci entrare nell’era atomica. Poi però tutti gli studi teorici si sono bloccati davanti a una barriera, insuperabile. Nessuno, infatti, è riuscito a dare una spiegazione ai fondamenti di questa disciplina: sappiamo come funziona, non perché funziona così. Neppure Albert Einstein ed Enrico Fermi sono riusciti ad andare oltre.
Angelo Bassi, lo scienziato ribelle che vuole riscrivere il mondo con la Meccanica Quantistica
Oggi una squadra di ricercatori europei lavora per varcare questo confine. Li guida un giovane professore dell’Università di Trieste, Angelo Bassi. Pochissimi hanno sentito parlare di lui, eppure il magazine del New York Times gli ha dedicato un lunghissimo ritratto, definendolo “Il fisico ribelle che tenta di mettere a posto la meccanica quantistica”: l’uomo che potrebbe riuscire nell’impresa dove Einstein ha fallito. Sarà proprio Angelo Bassi a guidarci sulla nuova frontiera della scienza, mostrandoci come in Italia si gestiscano ricerche di altissimo livello, testimoniando come il Nobel a Giorgio Parisi non sia un’eccezione. “Paragonarmi a Einstein? Non scherziamo, non ci penso neanche lontanamente!”, precisa subito il docente di Trieste: “L’ambito in cui opero è certamente di interesse per definire le teorie che utilizziamo per comprendere la natura. Ho avuto un certo numero di successi nei progetti europei che sto coordinando e che hanno determinato l’attenzione dei media stranieri”. Bassi a 47 anni ha ancora l’aria del ragazzone.
Corporatura da giocatore di basket e volto da alpino, occhi di instancabile curiosità, indossa con disagio giacca e cravatta dell’abito buono: la sua tenuta prevede jeans e t-shirt anche quando fa lezione dietro alla cattedra dell’università di Trieste. Ha il carattere concreto della sua terra, il Friuli, dove solo la fatica porta risultati: non ci sono scorciatoie, ma la soddisfazione dello sgobbare. Non a caso, il suo sport è il canottaggio: spingere sui remi nel mare di Trieste, dove si è trasferito per l’università dopo il liceo scientifico a Udine. Lì ha avuto la fortuna di incontrare un maestro, il professore Giancarlo Ghilardi, che gli ha aperto la strada delle nuove ricerche. Udine e Trieste, tutto in cento chilometri. “Devo ricordare pure il periodo a Monaco di Baviera: sciacquare i panni nell’Isar, un po’ come Alessandro Manzoni nell’Arno, è stato estremamente utile…”.
Nella quotidianità, Bassi ha poco del ribelle e mostra maniere oltremodo garbate che non lasciano intuire il confine tra timidezza e cortesia. Negli studi invece è un sovversivo, caparbio nel respingere le visioni convenzionali ed ostinato a portare avanti le sue idee. Con una caratteristica rara: è il punto di riferimento internazionale della ricerca teorica che vuole finalmente fare luce sull’anima oscura della meccanica quantistica ma allo stesso tempo si occupa pure delle applicazioni pratiche, soprattutto nel campo delle comunicazioni criptate. “Sì, bisogna distinguere il mio lavoro in due parti, anche se non sono separate. La ricerca di base sui fondamenti della teoria. E il coordinamento di attività di sviluppo tecnologico, che hanno portato a dimostrazioni operative di comunicazione quantistica: l’ultima, la scorsa estate, ha collegato Trieste con Lubiana e Zagabria”. Le città dell’impero asburgico sono tornate unite grazie a un fotone, una particella di luce, intrecciando il passato nel futuro.
Vincent
Scrittore, Musicista, Informatico
Fonti:
Notizia di Riccardo Rebecchi pubblicata il 06 Gennaio 2021, alle 14:01 nel canale INNOVAZIONE:
https://edge9.hwupgrade.it/news/innovazione/teletrasporto-quantistico-a-44-km-di-distanza-l-esperimento-riuscito-di-caltech-e-fermilab_94528.html
Sito Notizie Scientifiche:
Internet quantistica, raggiunta nuova pietra miliare: entanglement possibile anche su odierne fibre ottiche?
Sito La Repubblica : https://www.repubblica.it/cronaca/2021/10/21/news/angelo_bassi_lo_scienziato_italiano_della_fisica_quantistica_che_sfida_einstein_oltre_i_confini_della_fisica-323064521/
