Le reti quantistiche di comunicazione sono sempre meno fantascienza e sempre più realtà, grazie al lavoro di due gruppi indipendenti di scienziati che, come spiegato in due paper pubblicati su Nature Photonics (1 e 2) sono riusciti a stabilire un nuovo primato per il cosiddetto teletrasporto quantistico, ossia il trasporto di informazioni quantistiche.
Si parla di teletrasporto quantistico quando gli stati quantistici di una particella vengono trasferiti a distanza su un’altra particella senza spostamento fisico. Non sarà il teletrasporto tanto amato dai fan di Star Trek, ma tecnicamente il concetto è simile: l’unica, on proprio secondaria differenza risiede nel fatto che in questo caso il trasferimento è di informazioni e non di materia.
Riuscire a realizzare qualcosa del genere in modo affidabile è un passo necessario nella creazione di reti in grado di connettere i futuri computer quantistici. Peraltro, non si tratta di un’idea nuovissima, visto che a livello teorico il teletrasporto quantistico era già stato esposto in un paper del 1993. Il “cuore” di questo processo è il cosiddetto entanglement (altrimenti detto correlazione quantistica), il fenomeno in base al quale lo stato quantico di un sistema fisico non può essere descritto singolarmente, ma solo come sovrapposizione di più sistemi.
In altri termini, e detto in estrema sintesi, in un insieme costituito da due particelle il valore misurato per una particella di una proprietà definita dell’insieme influenza istantaneamente il corrispondente valore dell’altra. Su New Scientist, Anil Ananthaswamy spiega in modo molto chiaro in che modo il fenomeno dell’entanglament possa rendere possibile il processo del teletrasporto quantistico.
“Concettualmente, un modo di eseguire il teletrasporto prevede tre partecipanti: diciamo Alice, Bob e Charlie. Perché Alice e Bob possano scambiarsi chiavi crittografiche è prima necessario che stabiliscano la capacità per il teletrasporto, con l’aiuto di Charlie. Prima Alice manda una particella (A) a Charlie. Bob, nel frattempo, crea una coppia di particelle in entanglement (B e C), invia B a Charlie e trattiene C. Charlie riceve sia A che B, e misura le particelle in modo che sia impossibile dire quale particella sia stata inviata da Alice e quale da Bob. La conseguenza di questa cosiddetta misurazione di stato di Bell implica che lo stato quantico della particella A sia stato trasferito alla particella C, che si trova da Bob”.
Quando nel 1997 furono condotti i primi esperimenti di teletrasporto quantistico, Alice, Bob e Charlie si trovavano a pochi decimetri fra loro nello stesso laboratorio. L’attuale record di distanza fra i tre elementi di questa comunicazione è stato stabilito nel 2012 da un gruppo di ricercatori dell’università di Vienna, in grado di ottenere il teletrasporto ad una distanza di 143 km di spazio libero. Il problema è che questo primato era ed è inutile in senso pratico, dal momento che questo tipo di approccio non sarebbe utilizzabile per creare un network cittadino.
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È per questo motivo che i risultati ottenuti da due gruppi di scienziati sono di notevole portata, nonostante la distanza da loro percorsa sia decisamente inferiore. Wolfgang Tittel ed i suoi colleghi della University of Calgary (Canada) sono infatti riusciti a realizzare il teletrasporto quantistico utilizzando la rete in fibra ottica della città dell’Alberta. In questo modo è stato possibile coprire fino a 6,2 km in linea d’aria.
Un risultato simile è stato ottenuto dalla squadra di Jian-Wei Pan della University of Science and Technology of China: i ricercatori asiatici sono infatti riusciti ad ottenere il teletrasporto quantistico sfruttando la rete in fibra ottica di Hefei, capitale della provincia dell’Anhui. In questo caso l’approccio è stato però differente rispetto a quanto realizzato in Canada: a trovarsi in mezzo ed a creare le particelle in entanglement era infatti Charlie e non Bob.
