Il teletrasporto è possibile? Quello quantistico è già realtà, come funziona

Essere qui e un istante dopo trovarsi dall'altra parte del mondo, senza aerei e senza valigie. Il teletrasporto è uno dei sogni più affascinanti, ma è davvero solo fantascienza? La risposta è più sorprendente di quanto si pensi: il teletrasporto di materia resta impossibile, ma quello di informazioni è già realtà.

Siamo entrati nel laboratorio del Quantum Internet Research Group dell'Università Federico II di Napoli, uno dei gruppi di ricerca più innovativi al mondo su questo fronte per raccontarvelo.

Perché il teletrasporto di materia non è scientificamente possibile

La pulce in testa sul teletrasporto ce l'ha messa Star Trek. Sessant'anni fa quella serie inventò il teletrasportatore: una macchina che prendeva una persona, la smaterializzava e la ricostruiva dall'altra parte, atomo per atomo. Ma ci arriveremo mai?

Per teletrasportare una persona bisognerebbe avere una descrizione completa dello stato fisico di tutte le particelle del corpo, una sorta di fotografia super precisa. Il problema è che non possiamo sapere nello stesso istante posizione e velocità di una particella: più cerchiamo di conoscere una grandezza, più perdiamo informazione sull'altra: è il principio di indeterminazione di Heisenberg.

In più, il semplice atto di "leggere" queste informazioni le altera, perché dovremmo interagire con le particelle, disturbandole. Non è un limite tecnologico, è un limite fondamentale.

Anche ammettendo di riuscirci, l'informazione non potrebbe viaggiare più veloce della luce: niente teletrasporto istantaneo. E se mandassimo l'informazione per costruire una copia perfetta dall'altra parte? L'originale sarebbe ancora qui. Non ci saremmo teletrasportati, ci saremmo duplicati. Il teorema di non-clonazione vieta di copiare perfettamente lo stato di un sistema quantistico. Insomma, il teletrasporto di materia non è scientificamente possibile.

Cos’è l’entanglement, il legame che permette il teletrasporto di informazioni

La stessa fisica che chiude questa porta, però, ne apre un'altra. Se non possiamo teletrasportare la materia, possiamo invece teletrasportare le informazioni. E no, non stiamo parlando di internet: quello funziona con corrente e cavi fisici. Qui parliamo di qualcosa di diverso, che sfrutta un fenomeno della fisica quantistica chiamato entanglement.

L'entanglement è un legame tra due particelle microscopiche. Quando due particelle vengono "intrecciate" (entangled), lo stato di una è profondamente correlato allo stato dell'altra, indipendentemente dalla distanza. Una può trovarsi sulla Terra e l'altra nello spazio, ma quando ottieni informazioni su una, otterrai già istantaneamente informazioni sull'altra.

Non c'è nessun segnale che viaggia tra loro, è una correlazione che esiste a prescindere dalla distanza. Era una cosa così strana che persino Einstein non riusciva ad accettarla: la chiamava "azione spaventosa a distanza", pensando che ci fosse un'informazione nascosta da qualche parte che spiegasse tutto.

Eppure esperimenti sempre più precisi hanno dimostrato che Einstein aveva torto: l'entanglement esiste, è reale, non ha equivalenti nel mondo classico e nel 2022 questi risultati hanno vinto il Nobel per la fisica.

Dal laboratorio di Napoli all'internet quantistico: come funziona

La cosa pazzesca è che l'entanglement è un fenomeno naturale, ma può anche essere creato artificialmente in laboratorio. Lo fa, ad esempio, il Quantum Internet Research Group dell'Università Federico II di Napoli, uno dei gruppi di ricerca più innovativi al mondo.

I ricercatori utilizzano i fotoni, le particelle fondamentali della luce: prendono un laser, sparano i fotoni su cristalli con caratteristiche fisiche speciali, li fanno passare attraverso specchi e lamine, e alla fine alcuni vengono trasformati in coppie entangled che da quel momento condivideranno caratteristiche comuni. Questi fotoni viaggiano lungo un anello di fibra ottica che collega i campus dell'università, e dopo un percorso lungo chilometri (meno di un battito di ciglia) i ricercatori teletrasportano informazioni sfruttando l'entanglement.

L'obiettivo è passare dalla fisica all'ingegneria: generare entanglement e distribuirlo nelle città per costruire la Quantum Internet. Siamo nel mezzo di una rivoluzione che potrebbe avere la potenza di quando internet è stato creato. Quando internet fu pensato, nessuno avrebbe immaginato e-mail, app di messaggistica istantanea o social network: eppure, ci ha cambiato la vita.

Non sappiamo ancora le potenzialità di questa tecnologia: pensando in piccolo, potrebbe rivoluzionare la sicurezza, perché l'informazione non viaggerebbe più attraverso un canale fisico intercettabile. Ma i risvolti potrebbero essere molto più ampi di quello che immaginiamo oggi: quello che è certo è che cambierebbe alla radice il concetto stesso di comunicazione.

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