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Scienziati cinesi fissano un nuovo record nel teletrasporto quantistico

Grazie al fenomeno dell’entanglement, il teletrasporto di informazioni viene reso possibile, bypassando anche la velocità della luce; ecco i risultati di un nuovo esperimento condotto dai ricercatori cinesi.

Gli scienziati cinesi hanno nuovamente infranto un record per il teletrasporto, inviando un pacchetto di informazioni dal Tibet ad un satellite in orbita. L’équipe di ricercatori, guidata da Ji-Gang Ren dell’Università di Scienza e Tecnologia di Shanghai, ha sparato un laser da una stazione di terra in Tibet verso un satellite che si trova 1400 km sopra la superficie terrestre.

Grazie a questo esperimento, i ricercatori hanno rivelato lo stato quantico di un fotone in orbita.

Il team di ricerca, oltre al record per la distanza di un teletrasporto quantistico, ha evidenziato che è possibile assemblare un sistema pratico per le comunicazioni quantiche a lunga distanza; un tale sistema comunicativo sarebbe impossibile da intercettare senza che gli utenti ne vengano avvisati, per questa ragione le comunicazioni online sarebbero molto più sicure.

Altri esperimenti simili sono stati fatti in precedenza, ma Howard Wiseman, direttore del Center for Quantum Dynamics all’Università di Griffith a Brisbane, afferma che quest’ultima ricerca espande le possibilità di applicazione per la tecnologia.

“Questo risultato è molto più difficile da raggiungere, perché consta di un bersaglio in rapido movimento, mentre hai i rivelatori quantistici che devono lavorare nello spazio senza che nessuno si indirizzi verso di loro. Questo rappresenta un grande passo verso la comunicazione quantistica a livello globale”. Howard Wiseman

Coppie spettrali

L’esperimento sfrutta uno dei molti fenomeni che descrivono la meccanica quantistica: si tratta del cosiddetto entanglement, o “azione spettrale a distanza”, come la definiva Albert Einstein. Quando due particelle si trovano intrecciate, rimangono connesse in modo tale che un’azione eseguita su una interessa anche l’altra, al di là dell’effettiva distanza che le separa.

Allo stesso modo, nel momento in cui si misura lo stato di una particella nella coppia dove si è verificato l’entanglement, si rileva anche lo stato della seconda particella.

I fisici definiscono questi stati come “stati correlati”, perché se una particella, come il fotone, è in uno stato “up”, il suo partner nell’entanglement sarà in uno stato “down”, in una sorta d’immagine speculare.

Ciò che è strano riguarda il fatto che, una volta che lo stato della prima particella è stato misurato, la seconda sa già in quale stato dovrebbe essere. Le informazioni sembrano viaggiare istantaneamente, senza limiti di velocità.

Teletrasportare le informazioni

A giugno, gli stessi ricercatori si erano resi protagonisti di un altro evento nel teletrasporto quantistico: hanno trasmesso fotoni caratterizzati da entanglement dal satellite Micius a due stazioni presenti sul suolo terrestre, coprendo distanze di 1600 e 2400 km, a seconda della posizione del satellite in orbita. Mentre quell’esperimento aveva dimostrato che l’entanglement può accadere anche su lunghe distanze, il nuovo esperimento ha utilizzato questo fenomeno per trasmettere lo stato quantico di un fotone ad una posizione lontana.

Questa volta, un raggio laser ha messo in correlazione il fotone caratterizzato da entanglement con un altro fotone a terra; in seguito, il fotone a terra è stato connesso grazie all’entanglement con un terzo fotone; partendo dal presupposto che le possibili combinazioni degli stati dei fotoni sono 4 (verticale-verticale, verticale-orizzontale, orizzontale-verticale e orizzontale-orizzontale), un osservatore, guardando il fotone sul satellite, poteva desumere quale era il suo stato sulla base dei due fotoni rimasti sulla terra.

Anche se le informazioni, sul piano quantistico, sembrano viaggiare più velocemente della luce, non c’è modo di sfruttare questa proprietà per la messaggistica istantanea: questo perché nonostante gli stati delle particelle “intrecciate” dall’entanglement siano correlati, non è possibile conoscerli prima di misurarli e non è possibile controllarne lo stato.

Ma quello che le particelle caratterizzate da entanglement possono fare è agire come perfetti autenticatori per i messaggi; il motivo sta nel fatto che l’atto di osservare una particella cambia il suo comportamento: se, durante l’esperimento, un ascoltatore avesse provato ad intercettare la trasmissione tra il satellite e il suolo, la correlazione tra gli stati quantici dei fotoni non sarebbe avvenuta. Il teletrasporto non funziona se i fotoni vengono osservati prima di arrivare alla loro destinazione.

In esperimenti come questi, gli scienziati non si limitano ad inviare fotoni singoli, ma un numero consistente di fotoni: basti pensare che nel vuoto dello spazio, su milioni di fotoni inviati, il satellite è in grado riconoscerne in modo affidabile soltanto 911, come suggerisce lo studio. “Ma il problema di ridurre le intereferenze che causano questa perdita e fare dunque arrivare più fotoni è una questione tecnica ed ingegneristica che può essere risolta,” ha commentato Bill Munro, ricercatore senior al NTT’s Basic Research Laboratory.

Articolo originale: Livescience