Teletrasporto ma non come credono alcuni

Teletrasporto
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Il teletrasporto che non teme distanze né turbolenze atmosferiche. Perchè?

Scopriamo qualcosa in più sulla meccanica quantistica con il teletrasporto, fenomeno che nulla ha a che vedere con il paranormale.

Lo stato di polarizzazione di un fotone è stato protagonista di un teletrasporto dall’isola di La Palma a quella di Tenerife, nell’arcipelago delle Canarie, su una distanza di 143 chilometri.

Un secondo esperimento simile ha sfruttato invece il momento angolare di quanti di luce riuscendo a mantenere uno stato di entanglement attraverso tre chilometri di atmosfera turbolenta della città di Vienna.

Teletrasporto

Teletrasporto

L’entanglement tra due particelle, ovvero la correlazione tra stati quantistici alla base dei tanti  esperimenti di teletrasporto effettuati negli ultimi decenni, può essere mantenuto anche su lunghe distanze, come quella che separa le isole di La Palma e di Tenerife, nell’arcipelago delle Canarie, oppure attraverso l’atmosfera turbolenta di una città come Vienna.

È quanto hanno dimostrato due diversi studi ora pubblicati sui “Proceedings of the National Academy of Sciences” dal gruppo di Anton Zeilinger, dell’Università di Vienna, uno dei pionieri delle ricerche in questo campo.

L’entanglement è un peculiare fenomeno previsto dalle leggi della meccanica quantistica: si tratta di una correlazione tra due particelle che viene stabilita con un’opportuna preparazione e che permette alle particelle entangled tra loro di comunicare istantaneamente, anche a una distanza arbitraria, in linea di principio.

Una volta stabilito l’entanglement, se si effettua una misurazione su una delle due particelle, il suo stato quantistico “collassa”, fornendo uno specifico valore, e facendo collassare istantaneamente anche lo stato della particella entangled, a qualsiasi distanza si trovi dalla compagna.

Questo fenomeno costituisce la base del funzionamento dei futuri computer quantistici, in cui l’entanglement potrebbe essere sfruttato per far comunicare tra loro i qubit, le unità d’informazione quantistica che sostituirebbero gli attuali bit.

Per arrivare a questo obiettivo è necessario stabilire un entanglement tra particelle lontane che fino a quel momento non hanno mai interagito tra loro, grazie a una tecnica di scambio di entanglement (entanglement swapping) messa a punto nel 2007 dal gruppo di Matthäus Halder all’Università di Ginevra con i fotoni, i quanti di luce. In particolare, nel caso dei fotoni, a essere entangled sono gli stati di polarizzazione, cioè le direzioni di oscillazione dell’onda di luce associata al fotone.
Per ottenere lo scambio di entanglement, occorrono due coppie di fotoni tra loro entangled, chiamiamole 0-1 e 2-3, tra loro indipendenti, emesse da sorgenti autonome.

Su un fotone di ciascuna coppia, per esempio 1 e 2, si effettua una particolare misurazione congiunta, chiamata misurazione di Bell, che ha l’effetto di far precipitare i due fotoni in due stati quantistici, denominati stati di Bell, che sono tra loro entangled, come verificato tramite appositi rivelatori.

Per la proprietà transitiva, anche i due fotoni restanti, 0 e 3, diventano anch’essi entangled, anche se non hanno mai interagito tra loro.

Nel primo studio, pubblicato sui “Proceedings of the National Academy of Sciences” a prima firma Thomas Herbst, Zeilinger e colleghi hanno utilizzato questo schema di scambio di entanglement, creando presso lo Jacobus Kapteyn Telescope (JKT) di La Palma, nelle Isole Canarie, due coppie di fotoni: il fotone 0 entangled con il fotone 1, e il fotone 2 entangled con il fotone 3.

Hanno poi effettuato una misurazione di Bell tra il fotone 1 e il fotone 2.

Il fotone 3 è stato poi trasmesso alla Optical Ground Station dell’Agenzia spaziale europea, situata a Tenerife, sempre nelle Isole Canarie, a 143 chilometri di distanza da La Palma, dove è stata effettuata la misurazione del suo stato di polarizzazione, risultato effettivamente entangled con quello del fotone 0, misurato a La Palma.

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