“TIRACI su, Scotty”. Gli appassionati di fantascienza riconosceranno sicuramente questa frase, uno degli slogan più famosi della serie Star Trek. Con questa frase si concludevano molti episodi della serie, quando i protagonisti venivano teletrasportati sani e salvi a bordo del’astronave Enterprise. Dovremo aspettare sicuramente molto tempo prima di poterci teletrasportare nello spazio, ma un primo importante passo è stato compiuto. Un team di ricercatori cinesi ha infatti realizzato il primo teletrasporto quantistico da terra verso Micius, satellite cinese dedicato allo sviluppo di comunicazioni quantistiche. L’esperimento ha sfruttato il fenomeno dell’entanglement, il curioso intreccio che si crea fra gli stati quantistici delle particelle. Gli autori hanno infatti misurato il fenomeno dell’entanglement su coppie di fotoni, ovvero “particelle” di luce, a terra e in orbita. I risultati per ora apparsi online sotto forma di preprint online su Arxiv sono un importante passo per studiare l’entanglement su grandi distanze, fondamentale per la realizzazione di una versione quantistica di Internet su scala globale.

Il teletrasporto nella realtà. A scanso di equivoci, ricordiamo che questo genere di teletrasporto è ben diverso da quello a cui ci hanno abituato le avventure di Star Trek. Nell’esperimento infatti non è stato teletrasportato alcun oggetto fisico dal suolo al satellite, ma è stata verificata la possibilità di trasferire informazioni sfruttando le leggi della meccanica quantistica. Secondo questa infatti, è possibile create una coppia di particelle in modo che la loro condizione, o più precisamente il loro stato quantistico, siano “intrecciati”. Questo significa che ciò che accade a una particella deve per forza accadere anche all’altra, anche se le due particelle gemelle vengono allontanate l’una dall’altra.

Questo “intreccio” quantistico prende il nome di entanglement, ed è ormai un fenomeno molto studiato nei laboratori di tutto il mondo. Si tratta di un fenomeno che potrebbe avere moltissime applicazioni tecnologiche, dallo sviluppo dei computer quantistici alla crittografia quantistica. Se si misurano le proprietà di una delle due particelle “intrecciate”, automaticamente si può così conoscere anche lo stato dell’altra particella. In questo modo è stato così effettuato un teletrasporto di informazioni, anche se non c’è stato alcun trasferimento fisico fra le due particelle della coppia.

Un satellite “quantistico”. Testare questa nuova frontiera nelle comunicazioni quantistiche è lo scopo principale del satellite cinese Micius, lanciato lo scorso agosto dalla base di Jiuquan nel deserto del Gobi. I primi risultati, basati sulla comunicazione fra il satellite e la Terra, sono stati pubblicati di recente su Science, ma ora il team è andato oltre, realizzando una comunicazione fra la terra e Micius. Nel corso dell’esperimento, i ricercatori hanno creato due fotoni entangled a terra e ne hanno inviato uno sul satellite conservandone uno a terra. Dopo la trasmissione sono stati misurati gli stati quantistici dei due fotoni, confermando che l’entanglement era effettivamente avvenuto.

L’entanglement è stato verificato per 911 coppie di fotoni su una quantità di alcuni milioni trasmessi nel corso di 32 giorni. Viaggiando nell’atmosfera infatti molti fotoni perdevano le loro proprietà di entanglement, pertanto è stato necessario inviare moltissimi pacchetti per poter evidenziare il fenomeno. E’ opportuno ricordare che al momento l’articolo è ancora in fase di preprint, e per essere accettato definitivamente dalla comunità scientifica dovrà essere passato al vaglio dei revisori anonimi in base al processo della revisione fra pari (peer review), ma i risultati sono sicuramente incoraggianti. “Questo lavoro dimostra la prima connessione da terra al satellite per teletrasporto quantistico fedele e su lungo raggio, un passo essenziale verso una rete Internet quantistica”, sottolinea il team nell’articolo. Ed è proprio nelle curiose proprietà di questi fotoni “intrecciati” che forse si nasconde il segreto per l’Internet del futuro.