Vicini al teletrasporto? Il mistero quantistico risolto dopo 25 anni: cosa cambia per il futuro della tecnologia
Redazione 
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Ricercatori giapponesi sbloccano lo “stato W”: la chiave per computer ultra-potenti e comunicazioni istantanee.
Immaginate di poter inviare informazioni da un punto all’altro del pianeta in modo istantaneo, senza che nessuno possa intercettarle. O di avere computer talmente potenti da risolvere in pochi secondi problemi che oggi richiederebbero millenni. Non è fantascienza: è il mondo della fisica quantistica, e un gruppo di scienziati dell’Università di Kyoto ha appena compiuto un passo cruciale verso questa realtà. Dopo oltre venticinque anni di tentativi, i ricercatori guidati dal professor Shigeki Takeuchi hanno finalmente trovato il modo di “leggere” un particolare stato della materia chiamato “stato W“, aprendo possibilità che fino a ieri sembravano impossibili.
Per capire l’importanza di questa scoperta, dobbiamo fare un passo indietro. Nel mondo quantistico, le particelle di luce chiamate fotoni possono essere “intrecciate” tra loro in modo così profondo che, anche se separate da enormi distanze, continuano a comportarsi come un’unica entità. Questo fenomeno, chiamato entanglement quantistico, è ciò che Einstein definiva con scetticismo “azione fantasma a distanza“, perché contraddiceva la sua visione della realtà fisica. Esistono diversi tipi di questi intrecci quantistici, e tra i più importanti ci sono lo “stato GHZ” e lo “stato W“. Mentre per il primo gli scienziati avevano già sviluppato metodi efficaci di misurazione, lo stato W è rimasto un enigma irrisolto per decenni. Il problema? Identificare con precisione questo tipo di intreccio richiedeva un numero di misurazioni che cresceva in modo esponenziale all’aumentare dei fotoni coinvolti, rendendo il processo praticamente impossibile con più di poche particelle.
La svolta dei ricercatori giapponesi, pubblicata sulla prestigiosa rivista Science Advances, ha ribaltato questo limite. Il team ha sfruttato una caratteristica particolare dello stato W chiamata “simmetria di spostamento ciclico“, sviluppando un circuito quantistico capace di eseguire quella che viene definita una “trasformata di Fourier quantistica“. In parole semplici, hanno creato un dispositivo ottico estremamente stabile che, invece di dover effettuare innumerevoli misurazioni, riesce a identificare lo stato W con un singolo “colpo d’occhio“. Nel loro esperimento, hanno utilizzato tre fotoni e dimostrato che il sistema può distinguere con precisione diversi tipi di stati W, ciascuno rappresentante una specifica correlazione tra le particelle. La fedeltà di questa misurazione – cioè la sua affidabilità – corrisponde alla probabilità di ottenere il risultato corretto quando si inserisce un vero stato W nel dispositivo.
Cosa cambia per il mondo
Ma perché tutto questo dovrebbe interessare anche chi non si occupa di fisica? Le implicazioni pratiche sono rivoluzionarie. Innanzitutto, questa scoperta rappresenta un tassello fondamentale per realizzare il teletrasporto quantistico, ovvero il trasferimento di informazioni senza che queste viaggino fisicamente nello spazio intermedio. Non stiamo parlando di teletrasportare oggetti o persone come in Star Trek, ma di trasmettere dati in modo assolutamente sicuro e impossibile da intercettare, una prospettiva che farebbe la felicità di banche, governi e chiunque abbia a cuore la privacy digitale.
In secondo luogo, la capacità di manipolare e misurare efficacemente gli stati W apre nuove strade per i computer quantistici, macchine che sfruttano le bizzarre proprietà del mondo quantistico per elaborare informazioni in modi che i computer tradizionali non possono nemmeno immaginare. Questi sistemi potrebbero rivoluzionare campi che vanno dalla medicina alla climatologia, dalla finanza alla crittografia.
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Il professor Takeuchi e il suo team non hanno intenzione di fermarsi qui. Il prossimo obiettivo è applicare il loro metodo a stati quantistici ancora più complessi, coinvolgendo un numero maggiore di fotoni e sviluppando circuiti quantistici miniaturizzati su chip, più pratici e scalabili per applicazioni reali. Come sottolinea lo stesso Takeuchi, “per accelerare lo sviluppo delle tecnologie quantistiche, è fondamentale approfondire la comprensione dei concetti di base“: in altre parole, prima di costruire i computer quantistici del futuro, dobbiamo padroneggiare gli strumenti per controllarli. Questa ricerca, frutto della collaborazione tra l’Università di Kyoto e quella di Hiroshima, rappresenta proprio uno di questi strumenti.
