Teletrasporto: la fisica quantistica renderà possibili tecnologie simili a quelle in Star Trek

Teletrasporto: la fisica quantistica renderà possibili tecnologie simili a quelle in Star Trek

Molti di noi hanno visto la serie di fantascienza Star Trek e hanno familiarità con il loro concetto di teletrasporto, in cui i personaggi vengono "irradiati" dalla nave verso un'altra nave spaziale o sulla superficie di un pianeta.

Mentre Star Trek è solo uno show televisivo, alcuni dei concetti presentati potrebbero non essere fantascienza, dopo tutto. Alcune delle tecnologie avanzate immaginate per la serie sono state effettivamente implementate, mentre altre come "Warp Drive" (guida a curvatura) sono attualmente in fase di sviluppo.

Potrebbe essere realizzata la tecnologia per il teletrasporto?

L'uomo si teletrasporta

Teletrasporto: fantascienza o fatto scientifico?

Come normalmente definito, il teletrasporto è un processo in cui un oggetto fisico viene smaterializzato, convertito in energia, trasportato su una distanza e ri-materializzato in un luogo diverso. Mescola i concetti di telecomunicazioni e trasporti in un insieme coerente.

Mentre l'idea può sembrare inverosimile, i ricercatori di tutto il mondo hanno condotto esperimenti di teletrasporto per oltre due decenni. Nel 1993, un gruppo internazionale di sei scienziati ha pubblicato un articolo sulla rivista Physical Review Letters sottoposta a peer review che delinea un piano per rendere il teletrasporto una realtà controllabile. Questi fisici hanno confermato che il teletrasporto perfetto è effettivamente possibile in linea di principio, e che il successo preliminare era già stato raggiunto, in esperimenti che coinvolgono fotoni, campi luminosi, spin nucleari e ioni intrappolati.

Tuttavia, c'era un problema. Il concetto di teletrasporto di cui hanno parlato riguarda il trasferimento di informazioni piuttosto che la reale materia fisica, con l'importante azione che si svolge a livello subatomico o quantico. Se questo tipo di teletrasporto dovesse essere sviluppato, ciò che alla fine risulterebbe dall'altra parte sarebbe il facsimile esatto dell'originale e l'originale verrebbe effettivamente distrutto nel processo di creazione della copia.

Se un giorno potesse essere applicato agli esseri umani, questo tipo di teletrasporto comporterebbe la creazione di un clone perfetto per sostituire l'individuo che viene teletrasportato.

Naturalmente, il passaggio dal regno dei quanti al mondo della materia convenzionale è un'impresa complessa che richiederà un'enorme ricerca e sviluppo. Ma il teletrasporto quantistico è attualmente l'unico modo in cui gli scienziati possono concepire di trasformare il teletrasporto in realtà, perché consente di trasmettere lo stato esatto di un fotone o di un atomo in una forma esatta da una posizione all'altra.



Esperimenti di teletrasporto quantistico: le prove si accumulano

Un importante passo avanti si è verificato nel 2013, quando gli scienziati del Politecnico Federale Svizzero hanno teletrasportato frammenti di informazioni attraverso un chip del computer. Il calcolo quantistico è un tema caldo ed è in questo contesto che si stanno verificando molti esperimenti di teletrasporto. Ovviamente questo è ben lungi dal trasmettere esseri umani attraverso la galassia, ma è indubbiamente un passo nella giusta direzione.

In questo esperimento, gli scienziati svizzeri hanno sfruttato un principio chiamato entanglement quantistico per ottenere il teletrasporto. L'entanglement quantico è un elemento essenziale della teoria quantistica e descrive un processo mediante il quale due particelle (di solito i fotoni o le particelle di luce) diventano così fondamentalmente collegate che ogni interazione con una particella influenza simultaneamente l'altra, anche se sono separate da grandi distanze . Quando si verifica l'entanglement tra i fotoni, misurarne uno per una proprietà causerà l'immagine speculare di quella proprietà da sviluppare nel suo partner. L'effetto è istantaneo e assolutamente garantito finché persiste lo stato entangled.

In sostanza, si verifica un processo di gemellaggio in cui il secondo fotone diventa un duplicato del primo fotone. Utilizzando questo principio, il team svizzero è riuscito a trasferire ripetutamente le informazioni da un punto del chip del computer a un altro, ottenendo il teletrasporto del tipo quantico.

Questo esperimento è stato rivoluzionario perché potrebbe avere applicazioni dirette per lo sviluppo della tecnologia di calcolo quantistico. Ma altri esperimenti hanno dimostrato che il teletrasporto quantico può avvenire su distanze molto maggiori, il che potrebbe essere un passo significativo verso il teletrasporto della varietà Star Trek.

Ad esempio, nel 1998 i fisici del California Institute of Technology hanno trasmesso con successo informazioni sulla struttura atomica di un fotone su un metro di cavo coassiale, creando una copia entangled del fotone nella nuova posizione. Una volta modificata la replica per riflettere le caratteristiche del fotone originale, il fotone originale cessò di esistere, proprio come ci si aspetterebbe dalla teoria dell'entanglement quantistico.

Il più grande passo avanti nell'entanglement quantistico e nel teletrasporto si è verificato in uno studio del 2016 sponsorizzato da un team di fisici cinesi. Nel corso di 32 giorni, questi scienziati hanno teletrasportato con successo 911 fotoni da una stazione terrestre in Tibet a un satellite in orbita attorno a 500 chilometri sopra la Terra. I laser sono stati utilizzati per trasportare uno dei fotoni entangled nello spazio e gli effetti di entanglement sono stati dimostrati attraverso l'osservazione di cambiamenti correlati in seguito alla misurazione del fotone entangled rimasto sul terreno.

Le distanze coperte da questi esperimenti andavano da 500 a 1.400 chilometri. Questo frantumò tutti i record precedenti e stabilì la viabilità del teletrasporto quantistico su scale più grandi.



Mentre questo esperimento ha raggiunto i suoi obiettivi, va notato che sono stati necessari diversi milioni di studi per farlo accadere. Ciò significa che il teletrasporto ha avuto successo solo lo 0,0001 percento delle volte. Si deve anche riconoscere che nessuna informazione specifica è stata effettivamente teletrasportata durante le prove, ma solo le informazioni sugli stati quantici che sono state generate casualmente attraverso la misurazione.

In definitiva, il vero teletrasporto di un essere vivente richiederebbe qualcosa in più di un semplice intreccio di fotoni. Ci sono ricercatori che cercano di aumentare gli effetti di entanglement e alcuni successi sono stati raggiunti.

La natura delle interazioni necessarie per realizzare il teletrasporto quantistico inizia a livello subatomico. Ma ciò non significa che debba essere confinato lì. In un esperimento del 2015 condotto al MIT, i ricercatori hanno trovato un modo per innescare l'entanglement di un set di 3.000 atomi, che ha iniziato ad agire e reagire in modo coordinato a seguito della loro esposizione a un singolo fotone. Attraverso la manipolazione del suo movimento questo fotone è stato intenzionalmente impigliato con gli atomi invece di un altro fotone, il che dimostra che l'entanglement quantistico può essere usato per influenzare il comportamento di particelle più grandi.

I risultati ottenuti qui sono stati simili a quelli prodotti in un esperimento del 2006 in Danimarca, dove i fisici hanno illuminato con successo una nuvola di atomi teletrasportando fotoni su una distanza di circa mezzo metro. Ancora una volta, questo esperimento ha dimostrato che era possibile utilizzare l'entanglement quantistico per influenzare realmente la materia fisica, e ciò rappresenta un passo importante sulla strada del teletrasporto a livello macro.

Rick e Morty Teletrasporto
Rick e Morty Teletrasporto

Dai fotoni agli atomi, alle molecole e oltre

Se gli atomi possono impigliarsi, è logico supporre che anche le molecole possano esserlo. Tutto ciò che vediamo intorno a noi, compresi i nostri corpi fisici, è costituito da molecole e, se i metodi sono sviluppati per teletrasportare molecole, potrebbero essere applicati a oggetti macroscopici di tutte le dimensioni, compresi gli esseri umani.

Se la nostra coscienza viaggerebbe con noi quando le nostre repliche sono state create in un altro luogo è un argomento di speculazione e dibattito. Gli scienziati che lavorano all'interno di un quadro materialista, in cui si presume che la coscienza emerga da specifiche disposizioni dei circuiti neurologici, non vedrebbero alcun motivo di preoccupazione. I nostri cloni sarebbero nuove versioni di noi, e potrebbero continuare a vivere le nostre vite senza interruzione.

Ma se la coscienza non emerge dal cervello, ma è invece una cosa separata che si associa solo ad essa, quella coscienza potrebbe non facilmente saltare da un corpo all'altro. Il processo di teletrasporto di un corpo attraverso i mezzi quantici potrebbe effettivamente cancellare la consapevolezza di sé della persona, o lasciarla bloccata da qualche altra parte, anche se creava una copia esatta della forma fisica del corpo in un altro luogo. Forse il nuovo corpo sarebbe arrivato morto o attaccato a una nuova coscienza che era in qualche modo diversa da quella ad essa collegata in precedenza.

Il teletrasporto di esseri viventi può o molti non diventare una realtà. Se lo fa, i primi volontari umani metteranno veramente i piedi nell'ignoto.

Ma poi di nuovo, chi dirà che non cammineranno dove altri hanno già camminato? Nei testi antichi, il teletrasporto era un'abilità che alcuni Dei avevano, usando dispositivi antichi. Naturalmente, questi riferimenti vengono liquidati come qualcosa di più del mito e della leggenda, ma la storia ci ha fornito molti esempi di miti che in seguito si sono rivelati veri.

Potrebbe essere che una razza avanzata che ci ha preceduto ha già sviluppato questa tecnologia? Se è così, forse stiamo solo seguendo le loro orme e riscoprendo un'arte che una volta era apertamente praticata su questo pianeta. Avremmo bisogno della capacità di viaggiare indietro nel tempo per essere sicuri, che è ancora un altro concetto di Star Trek in attesa di essere sviluppato.

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