Teletrasporto con circuiti elettronici

La fisica dell'ETH di Zurigo è riuscita per la prima volta a teletrasportare informazioni in un cosiddetto sistema a stato solido. I ricercatori hanno ottenuto questo risultato su un chip. Si differenzia da un chip per computer convenzionale in quanto le informazioni su di esso non sono memorizzate ed elaborate secondo le leggi della fisica classica, ma secondo quelle della fisica quantistica. In uno studio pubblicato sull'ultimo numero della rivista scientifica "Nature", i ricercatori sono riusciti a teletrasportare le informazioni per oltre sei millimetri da un angolo del chip all'angolo opposto. Questo nota bene senza che nessuna particella fisica viaggi dall'angolo mittente a quello ricevente durante il trasferimento delle informazioni.

"Nelle telecomunicazioni convenzionali, le informazioni vengono trasmesse tramite impulsi elettromagnetici. Ad esempio, le onde radio pulsate sono trasportate nelle comunicazioni mobili e le onde luminose pulsate nelle connessioni in fibra ottica", spiega Andreas Wallraff, professore del Laboratorio di fisica dello stato solido e responsabile dello studio. Il teletrasporto quantistico, invece, non trasporta il vettore informativo in sé, ma solo l'informazione. Ciò si ottiene sfruttando le proprietà meccaniche quantistiche del sistema, in particolare l'entanglement delle unità trasmittente e ricevente. Per i non addetti ai lavori, si tratta di una connessione apparentemente "magica" che utilizza le leggi della fisica quantistica.

"Come un raggio"

Per preparare il teletrasporto quantistico, le unità trasmittente e ricevente vengono portate in uno stato di entangling. Le due unità possono poi essere fisicamente separate l'una dall'altra, poiché lo stato entangled viene mantenuto. Durante l'esperimento, la fisica programma informazioni meccaniche quantistiche nell'unità trasmittente. Poiché le due unità sono entangled l'una con l'altra, queste informazioni possono essere lette anche nell'unità ricevente. "Il teletrasporto quantistico è paragonabile al teletrasporto della serie di fantascienza Star Trek", spiega Wallraff. "L'informazione non viaggia dal punto A al punto B. Piuttosto, appare nel punto B e scompare nel punto A quando la si legge nel punto B".

Alto tasso di trasferimento

La distanza di sei millimetri su cui i ricercatori dell'ETH si sono teletrasportati può sembrare breve rispetto ad altri esperimenti di teletrasporto. Un anno fa, ad esempio, alcuni scienziati austriaci sono riusciti a teletrasportare informazioni per oltre cento chilometri tra le due isole canarie di La Palma e Tenerife. Tuttavia, questo e altri esperimenti simili erano fondamentalmente diversi, in quanto coinvolgevano sistemi ottici con luce visibile. I ricercatori dell'ETH, invece, sono riusciti per la prima volta a teletrasportare informazioni in un sistema con circuiti elettronici superconduttori. "Questo è interessante perché tali circuiti sono elementi importanti per la costruzione di futuri computer quantistici", spiega Wallraff. Un altro vantaggio del sistema degli scienziati dell'ETH è che è estremamente veloce, molto più rapido della maggior parte dei sistemi di teletrasporto precedenti. È possibile trasmettere circa 10.000 bit quantistici al secondo.

"Importante tecnologia del futuro"

Successivamente, i ricercatori vogliono utilizzare il loro sistema per aumentare la distanza tra trasmettitore e ricevitore. Inizialmente, vogliono provare a teletrasportare informazioni da un chip all'altro. A lungo termine, l'obiettivo è studiare se i circuiti elettronici possano essere utilizzati anche per la comunicazione quantistica su distanze maggiori, come avviene attualmente con i sistemi ottici.

"Il teletrasporto è un'importante tecnologia futura nel campo dell'elaborazione dell'informazione quantistica", afferma Wallraff. Può essere utilizzato, ad esempio, per trasportare informazioni su un chip quantistico o in un futuro processore quantistico da un punto all'altro. Rispetto alle attuali tecnologie dell'informazione e della comunicazione, che si basano sulla fisica classica, l'informazione quantistica ha il vantaggio di avere una densità di informazioni molto più elevata: Una quantità maggiore di informazioni può essere immagazzinata ed elaborata in modo più efficiente nei bit quantistici rispetto allo stesso numero di bit classici.