Print this page

Il teletrasporto quantistico

Written by  12 Apr 2007
Published in Riflessioni
Read 9746 times
Quante volte, guardando i film di fantascienza e soprattutto la serie classica di Star Terk, ci siamo sentiti in diritto di liquidare con un sorriso la classica battuta del Capitano Kirk: “Teletrasporto per tre!” Ebbene, se credevamo di saperla lunga sulle possibilità del mondo fisico e i limiti concessi all’azione umana, gli ultimi sviluppi nel campo della meccanica quantistica ci obbligano a ricrederci. Ingenuo non era Gene Roddenberry con i suoi sceneggiatori, tra i quali, non dimentichiamolo, figuravano nomi di spicco della letteratura fantascientifica.
Alfred Bester, per esempio, autore di pietre miliari del genere come L’uomo disintegrato e Tigre della notte, proprio nei suoi due capolavori approfondisce due temi che possono in una certa misura ricondursi proprio al teletrasporto: uno (la telepatia) in senso lato e essenzialmente per analogia, l’altro (la tecnica del “jaunto”, una dote straordinaria democraticamente concessa da Madre Natura a tutti gli uomini ma raggiungibile solo a seguito di una rigorosa disciplina mentale) in senso più stretto e per affinità diretta. Ingenui, semmai, lo siamo stati noi, per non aver ammesso le potenzialità di qualcosa che in nessuna misura veniva preclusa dalle leggi fisiche conosciute.

1. La strana attualità di una favola. Una favola, ecco come ci apparivano le vicende dell’Enterprise e del suo assortito equipaggio. Qualcuno che ha preso in parola gli sceneggiatori di Star Trek, però, c’è stato. Nella fattispecie, certi politici, economisti e eminenze grigie – in sintesi, il gotha dell’ordine mondiale. Nel 2004, questi illustri signori si riunirono a porte chiuse, in Svizzera, per un seminario di tre giorni dedicato al teletrasporto. Come sempre, quando la posta è alta, c’è qualcuno che cerca di anticipare la partenza. Indovinate un po’ chi è ancora fermo al palo…


2. La mosca, il sogno e il grande incubo. Il sogno di tutti è avere a disposizione un sistema di teletrasporto, qualcosa che sia anche solo un antenato del complesso sistema di teleporter che collegherà la Rete dei Mondi fra qualche migliaio di anni, come avviene nel celebrato ciclo di Hyperion del visionario Dan Simmons. Un sistema, quello del romanzo, tanto avanzato da sfuggire alla comprensione della specie umana, che si trova costretta ad affidarne la gestione alle intelligenze artificiali del Nucleo. Chi di noi non vorrebbe avere a disposizione un portale in cui entrare, dove venire scannerizzati da un fax 3-D che analizzi la nostra struttura atomica, ne conservi lo schema e lo trasmetta poi a distanza, a una stazione d’arrivo magari in un altro sistema stellare, dove il nostro corpo verrà ricostruito integralmente e con un errore tollerabile. In effetti, quando è in gioco una trasmissione di informazione, l’errore è un fenomeno pressoché insopprimibile. Per quanto affidabili siano i dispositivi a nostra disposizione, il canale finirà sempre per introdurre qualche distorsione, compromettendo una comunicazione effettivamente esatta. Principio, questo, sul quale David Cronenberg, nel lontano 1986, costruiva il suo capolavoro fantahorror La mosca. L’imprevista intrusione dell’insetto causava nel film una fusione genetica tra la bestiola e lo scienziato che si sottoponeva al test sperimentale del “teletrasbordo”, con spiacevoli conseguenze per l’uomo (e ancor più per l’insetto che veniva a perdere totalmente la sua autosufficienza, essendo il suo dna integrato nell’inconsapevole ospite).
Va da sé, quindi, che un sistema di teletrasporto di sistemi complessi (e tanto più nel caso di sistemi viventi) resterà un sogno per un tempo lunghissimo e probabilmente per sempre. Ma non si possono escludere altre, tutt’altro che irrilevanti, applicazioni. Il teletrasporto, per esempio, potrebbe in un futuro non troppo remoto costituire un’alternativa utile, vantaggiosa, efficace e fors’anche efficiente alle comuni reti di distribuzioni. In un’epoca di instabilità geopolitiche fortemente delocalizzate, indovinate un po’ di cosa…


3. Teletrasporto quantistico. Per quanto, come dicevamo, un sistema di teletrasporto di oggetti macroscopici è ancora relegato nel campo delle intenzioni e delle possibilità fattibili, su piccola scala i fisici sono già riusciti a teletrasportare fotoni (le particelle dalla duplice natura corpuscolare e ondulatoria associate alla radiazione elettromagnetica, come per esempio la luce). Il traguardo risale ormai al 1997, quando un gruppo guidato da Anton Zeiliger, dell’Istituto di Fisica Sperimentale di Vienna, mise in pratica con i fotoni un metodo escogitato nel 1993 da un gruppo internazionale di scienziati. Sono attualmente in corso esperienze per il teletrasporto di oggetti microscopici di complessità via via crescente: particelle provviste di massa, atomi, molecole. Non è escluso che prima o poi si possa arrivare anche ai virus, sistemi notoriamente a metà strada tra la materia inerte e gli organismi viventi. Anche se il teletrasporto di sistemi ancora più grandi, come per esempio un corpo umano, non è escluso in via teorica, un problema non irrilevante è rappresentato dal superamento delle difficoltà pratiche legate alla trasmissione delle informazioni: all’introduzione di errore di cui già si è detto occorre aggiungere la mole enorme di dati da trasmettere e il tempo di elaborazione necessario. In ogni caso, il punto chiave del teletrasporto quantistico è che esso non può superare la barriera della luce: è infatti necessario inviare informazione per la ricostruzione dell’oggetto trasmesso e questi messaggi, essendo trasmessi sotto forma di segnali radio, non possono viaggiare a velocità superiore a quella della luce.


4. Timeline: dal gatto quantistico al paese delle meraviglie. Lo scetticismo che fino a qualche anno fa regnava intorno alla possibilità di realizzare il teletrasporto era giustificato presso gli ambienti scientifici con la presunta violazione del fondamentale principio di indeterminazione di Heisenberg. Questo celebre assunto (ben noto a ogni studente di fisica o ingegneria nella forma ridotta ai minimi termini dell’impossibilità di misurare simultaneamente la posizione e la velocità di una particella subatomica) nega infatti la possibilità di effettuare una misurazione che possa estrarre informazione da un atomo con la precisione richiesta per la ricostruzione. Secondo il principio, quanto più è preciso il processo di scansione, tanto maggiore è l’effetto della perturbazione introdotta dall’osservatore. Nozione, quella dell’interferenza associata all’osservazione, che trovava una efficace esemplificazione nel popolare paradosso del gatto di Schroedinger. Il risultato, agli occhi degli scettici, era che ad un certo punto l’oggetto originale veniva distrutto dalla misura senza che se ne potesse estrarre l’informazione sufficiente alla ricostruzione della copia.
Gli scienziati che hanno rincorso il sogno, tuttavia, hanno aggirato ingegnosamente il principio di indeterminazione usando un altro storico paradosso, indicato dalla sigla EPR in quanto introdotto da Albert Einstein, Boris Podolsky e Nathan Rosen per dimostrare che la meccanica quantistica non era in grado di offrire una descrizione completa della realtà. L’effetto EPR è associato a coppie di stati quantistici particolari, dette entangled, e produrrebbe secondo Einstein conseguenze inaccettabili, perché implicherebbe un’azione istantanea a distanza tra due oggetti (ereticamente, una sorta di telepatia), violando quindi il limite invalicabile della velocità della luce. In una coppia entangled (o stato EPR), due particelle subiscono una correlazione reciproca dei propri stati tale che una modifica ad una delle due, per esempio attraverso una procedura di misurazione, produce inevitabilmente e nello stesso istante un’alterazione sullo stato dell’altra, per effetto di una sorta di telepatia. In realtà, la spiegazione classica proposta da Einstein e soci fu successivamente smentita da Bell (in onore del quale gli stati EPR furono chiamati anche, per par condicio, stati di Bell). Bell mise in evidenza come, due osservatori delle due particelle di uno stato entangled, ignari l’uno della misura dell’altro, possono a buon diritto ritenere di aver condizionato, con le rispettive azioni, l’uno lo stato dell’altra particella. L’effetto delle rispettive misure si estende all’altro osservatore solo a seguito di una comunicazione, attraverso una trasmissione di informazione che sfruttando i canali classici non può superare la velocità della luce. Ecco quindi risolto il paradosso. Ma, volendo spingerci oltre e azzardare una speculazione ardita, oggi abbiamo ragioni piuttosto fondate di credere che nell’Universo possa valere un principio di non separazione in grado di violare localmente leggi da tempo acquisite della fisica, come se tutte le sue parti fossero unite non diversamente dalle dita di una mano, per usare un paragone dello stesso Schroedinger.
I fisici che nel 1993 scoprirono la possibilità di usare il paradosso EPR e gli stati entangled per il teletrasporto sono Charles H. Bennett (IBM), Gilles Brassard, Claude Crépeau e Richard Josza (Università di Montreal), Asher Peres (Technion Institute of Technology di Haifa) e William K. Wootters (Williams College). Il gruppo dell’Università di Innsbruck guidato da Zeiliger che realizzò le esperienze del 1997, non fece altro che applicare le loro intuizioni.


5. Teletrasporto per principianti: istruzioni per l’uso. In breve, il teletrasporto sfrutta le singolari proprietà degli stati EPR. Immaginiamo che Alice e Bob siano in possesso delle due particelle, A e B rispettivamente, di uno stato EPR. Supponiamo che Alice voglia teletrasportare la particella X a Bob. Per riuscire nel suo intento, Alice estrae parte dell’informazione presente in X attraverso un processo di misurazione che costringe, attraverso l’effetto EPR, il passaggio (oseremmo dire “telepatico”) della parte restante di informazione in B. Questo senza che B sia mai venuto in contatto con X. Alice trasmette poi a Bob l’informazione della sua misura, attraverso un canale convenzionale. In relazione a questa informazione, Bob sceglie un opportuno trattamento, in un set di operazioni a sua disposizione, da applicare alla sua particella, portando B esattamente nello stato in cui si trovava X prima che fosse misurata. Alla fine, X non è più nello stato iniziale e quindi si può dire che è stato distrutto dalla misura. B, invece, si trova nello stato iniziale di X che quindi è stato teletrasportato presso Bob. Estendendo ipoteticamente lo stesso processo a tutti gli atomi di un corpo umano, possiamo considerare X come il nostro corpo sulla Terra, A come una massa informe a disposizione nella stazione di partenza e B come un altro aggregato informe di materia disponibile presso la stazione di arrivo (sulla Luna, in orbita gioviana oppure nel sistema di Proxima Centauri). La più recente applicazione letteraria del concetto è quella esplorata da Greg Egan, un autore solitamente attento a temi scientifici di rilevanza sociale, nel suo La Scala di Schild. Possibile, certo, anche se nella forma di una eventualità remota. Molto più plausibile, invece, una più immediata applicazione della tecnologia al già citato problema della distribuzione. Magari, perché no, delle fonti energetiche.


Riferimenti bibliografici:
Quantum Computing, Appunti del corso A.A. 2001-2002, Alessandra Di Perro, Università di Roma “La Sapienza” – Dipartimento di Fisica
Teletrasporto, a cura di Massimo Pirastu, pubblicato sulla rivista Omnia e sull’aggiornamento del 30 ottobre 2004 di Carmilla on line (www.carmillaonline.com)
Tigre della Notte, Alfred Bester, pubblicato da Urania
Hyperion, Dan Simmons, pubblicato da Mondadori
La Scala di Schild, Greg Egan, pubblicato da Urania
Sull’argomento della computazione quantistica si consiglia di recuperare la precedente puntata della rubrica, sul numero 1 di NeXT – Rivista di cultura connettivista. Per una esplorazione narrativa degli stati entangled, dei loro possibili usi militari e dei rischi metafisici, si veda il racconto La Nuova Specie di X (ibidem).
Last modified on Saturday, 21 April 2007 22:50
Rate this item
(0 votes)
Super User

Lo staff posthuman!

Website: www.posthuman.it
Website Security Test