Il teletrasporto è il trasferimento di materia o energia da un luogo a un altro senza che nessuno dei due attraversi la distanza nel senso fisico tradizionale. Quando il capitano James T. Kirk della serie TV e dei film "Star Trek" ha detto per la prima volta all'ingegnere della Starship Enterprise, Montgomery "Scotty" Scott per "trasmettermi" nel 1967, gli attori non sapevano che nel 1993, lo scienziato IBM Carlo H. Bennett e colleghi avrebbero proposto una teoria scientifica che suggerisse la possibilità reale del teletrasporto.
Nel 1998, il teletrasporto è diventato realtà quando i fisici del California Institute of Technology hanno teletrasportato a particella di luce da un luogo all'altro in un laboratorio senza che attraversi fisicamente la distanza tra i due posizioni. Sebbene esistano alcune somiglianze tra la fantascienza e la scienza, il teletrasporto nel mondo reale differisce notevolmente dalle sue radici immaginarie.
Radici del teletrasporto: fisica e meccanica quantistica
La branca della scienza che ha portato a quel primo teletrasporto nel 1998 trae le sue radici dal padre della meccanica quantistica, il fisico tedesco Max Planck. Il suo lavoro nel 1900 e nel 1905 in termodinamica lo portò alla scoperta di distinti pacchetti di energia che chiamò "quanti". Nella sua teoria, ora nota come costante di Planck, sviluppò una formula che descrive come i quanti, a livello subatomico, si comportano sia come particelle che come onde.
Molte regole e principi della meccanica quantistica a livello macroscopico descrivono questi due tipi di eventi: la doppia esistenza di onde e particelle. Le particelle, essendo esperienze localizzate, trasmettono sia massa che energia in movimento. Le onde, che rappresentano eventi delocalizzati, si diffondono nello spazio-tempo, come le onde luminose nello spettro elettromagnetico, e trasportano energia ma non massa mentre si muovono. Ad esempio, le palline su un tavolo da biliardo – oggetti che puoi toccare – si comportano come particelle, mentre le increspature su uno stagno si comportano come onde dove non c'è "nessun trasporto netto di acqua: quindi nessun trasporto netto di massa", scrive Stephen Jenkins, professore di fisica all'Università di Exeter nel UK.
Regola fondamentale: il principio di indeterminazione di Heisenberg
Una regola fondamentale dell'universo, sviluppata da Werner Heisenberg nel 1927, ora nota come incertezza di Heisenberg principio, afferma che esiste un dubbio intrinseco affiliato alla conoscenza dell'esatta posizione e spinta di qualsiasi individuo particella. Più puoi misurare uno degli attributi della particella, come la spinta, più le informazioni sulla posizione della particella diventano poco chiare. In altre parole, il principio dice che non puoi conoscere entrambi gli stati della particella contemporaneamente, tanto meno conoscere gli stati multipli di molte particelle contemporaneamente. Di per sé, il principio di indeterminazione di Heisenberg rende impossibile l'idea del teletrasporto. Ma è qui che la meccanica quantistica diventa strana, ed è dovuto allo studio del fisico Erwin Schrödinger sull'entanglement quantistico.
Azione spettrale a distanza e il gatto di Schrödinger
Riassunto nei termini più semplici, l'entanglement quantistico, che Einstein chiamò "azione spettrale a distanza", afferma essenzialmente che la misurazione di una particella entangled influisce sulla misurazione della seconda particella entangled anche se c'è un'ampia distanza tra le due particelle.
Schrödinger descrisse questo fenomeno nel 1935 come "un distacco dalle linee di pensiero classiche" e lo pubblicò in un articolo in due parti in cui chiamò la teoria "Verschränkung", o entanglement. In quell'articolo, in cui parlava anche del suo paradossale gatto, vivo e morto allo stesso tempo, finché l'osservazione non fece crollare l'esistenza dello stato del gatto in esso morto o vivo - Schrödinger ha suggerito che quando due sistemi quantistici separati diventano entangled o collegati quantisticamente a causa di un precedente incontro, una spiegazione di le caratteristiche di un sistema quantistico o stato non è possibile se non include le caratteristiche dell'altro sistema, indipendentemente dalla distanza spaziale tra i due sistemi.
L'entanglement quantistico costituisce la base degli esperimenti di teletrasporto quantistico che gli scienziati conducono oggi.
Teletrasporto quantistico e fantascienza
Il teletrasporto degli scienziati oggi si basa sull'entanglement quantistico, in modo che ciò che accade a una particella succeda all'altra istantaneamente. A differenza della fantascienza, non implica la scansione fisica di un oggetto o una persona e la trasmissione in un altro luogo, perché attualmente è impossibile creare una copia quantistica precisa dell'oggetto o della persona originale senza distruggere il originale.
Invece, il teletrasporto quantistico rappresenta lo spostamento di uno stato quantistico (come le informazioni) da un atomo a un atomo diverso attraverso una notevole differenza. I team scientifici dell'Università del Michigan e del Joint Quantum Institute dell'Università del Maryland hanno riferito nel 2009 di aver completato con successo questo particolare esperimento. Nel loro esperimento, le informazioni da un atomo si sono spostate su un altro a un metro di distanza. Gli scienziati hanno tenuto ogni atomo in contenitori separati durante l'esperimento.
Cosa riserva il futuro al teletrasporto
Mentre l'idea di trasportare una persona o un oggetto dalla Terra in un luogo lontano nello spazio rimane nel regno della fantascienza per il momento, il teletrasporto quantistico dei dati da un atomo all'altro ha il potenziale per applicazioni in più arene: computer, sicurezza informatica, Internet e altro ancora.
Fondamentalmente, qualsiasi sistema che si basa sulla trasmissione di dati da una posizione a un'altra potrebbe vedere le trasmissioni di dati avvenire molto più velocemente di quanto le persone possano iniziare a immaginare. Quando il teletrasporto quantistico comporta lo spostamento dei dati da una posizione all'altra senza alcun lasso di tempo a causa della sovrapposizione, i dati esistenti in entrambi i doppi stati di 0 e 1 nel sistema binario di un computer fino a quando la misurazione non fa crollare lo stato in 0 o 1 - i dati si muovono più velocemente della velocità di leggero. Quando ciò accadrà, la tecnologia informatica subirà una rivoluzione completamente nuova.
