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Non siamo al teletrasporto in uso nella flotta stellare di Star Trek, ma è comunque un grande passo avanti nelle tecnologie che applicano i fenomeni bizzarri della fisica quantistica. Scienziati di due gruppi di studio indipendenti, uno in Austria, un altro negli Usa, hanno per la prima volta "teletrasportato" alcuni atomi. Lo riferisce la rivista specializzata Nature. In precedenza, l'esperimento era stato effettuato solo con i fotoni, ovvero i quanti di luce, particelle molto meno complesse e più leggere.

Parlando di "teletrasporto" i fisici quantistici non intendono, è bene chiarire, lo spostamento materiale di una particella da un luogo all'altro, bensì il trasferimento di determinate caratteristiche da una particella a un'altra, situata lontano dalla prima. Questa tecnica ha come prospettiva a medio termine lo sviluppo di una nuova generazione di computer "quantistici", molto più veloci e potenti di quelli basati sull'elettronica tradizionale. Le esperienze sono state condotte su atomi diversi dai ricercatori dell'Università di Innsbruck in Austria e da quelli del National Institute of Standards and Technology (Nist) degli Stati Uniti.

I due gruppi hanno usato rispettivamente ioni di calcio e berillio, ovvero atomi carichi elettricamente dei due elementi. Ogni atomo è caratterizzato da uno "stato quantico", ovvero da una serie di caratteristiche fisiche: contenuto energetico, moto, direzione dell'asse di rotazione, campo magnetico e altre grandezze particolari. A queste grandezze, espresse da numeri semplici, può essere associata una informazione, come avviene per gli elettroni che se passono o non passano attraverso a un determinato circuito danno luogo a un "bit" di informazione, ovvero alla cifra zero o all'uno. Le informazioni associate agli stati quantici vengono definite "qubit", e sono queste che i ricercatori sono stati in grado di teletrasportare fra due atomi distanti l'uno dell'altro. Il trasferimento dei qubit è reso possibile da una singolare proprietà quantistica delle particelle, chiamata "entanglement", in base alla quale due particelle, in certe condizioni, sembrano legate fra loro agli stessi comportamenti, anche quando sono separate da grandi distanze. E' un effetto noto da tempo alla fisica quantistica e largamente verificato dl punto di vista sperimentale.

Einstein lo chiamava "effetto fantasma" per via della sua apparente stranezza e inspiegabilità. I ricercatori austriaci e americani hanno impiegato tecniche diverse per effettuare il teletrasporto di atomi, ma alla base le loro esperienze si fondano sugli stessi protocolli scientifici. In primo luogo è stata determinata una coppia di atomi (o meglio di ioni, perché dotati di carica elettrica) legati dall'entanglement. Chiamiamoli B e C. Poi uno dei due ioni, per esempio B, è stato legato con l'entanglement a un terzo ione, A, e le caratteristiche fisiche di entrambi gli ioni sono state misurate. Infine, lo stato quantico dello ione A è stato trasferito allo ione C, mutando le caratteristiche fisiche di quest'ultimo. In questo processo, si è annullato lo stato quantico originario di A. Di fatto, è come se le caratteristiche dello ione B siano state "teletrasportate" nello ione C, usando un terzo atomo come ponte intermedio. L'intero processo si è svolto in millesimi di secondo, al premere di un bottone. E anche questo è un progresso importante, perché è la prima volta che è stato sviluppato un meccanismo deterministico per governare il fenomeno.

All'orizzonte di queste esperienze non c'è, ne' potrebbe esserci, il teletrasporto di un oggetto solido da un luogo all'altro. C'è invece la prospettiva di creare computer ultraveloci e ultrapotenti, basati su chip "quantistici" all'interno dei quali le informazioni si trasferiscono da un atomo all'altro mediante circuiti costituiti dall'entanglement, o addirittura connessi in reti costituite dall'effetto definito "fantasma" da Einstein. "In un futuro computer quantistico", ha detto alla Bbc David Wineland del Nist, "le informazioni si trasferiranno istantaneamente grazie all'entanglement". Per Rainer Blatt, dell'Università di Innsbruck, si tratta di una "pietra miliare". L'aspetto più interessante dell'esperienza, ha sottolineato, è che il teletrasporto è avvenuto in modo deliberato, cioè con la pressione di un bottone.

"Era già stato fatto prima, ma non in modo tale che alla fine si potesse conservare l'informazione", ha detto. In un commento apparso su Nature, i fisici H. Jeff Kimble e Steven Van Enk hanno detto: "I due esperimenti costituiscono una conflenza straordinaria di diversi progressi sperimentali, dalla spettroscopia di precisione ai laser a freddo. Il fatto che procedure diverse abbiano funzionato perfettamente in due differenti laboratori dimostra la flessibilità e la grande potenzialità delle progedure di intrappolamento degli ioni per lo sviluppo dell'informatica quantistica".

Antonio Correale