Origine dell’interesse per l’Entanglement: Il teletrasporto.

Prima di parlare di teletrasporto e entanglement ecco a voi l’origine dell’interesse.

I: Chiama ad alta voce….”Teletrasporto!”.

O (osservatore): Il teletrasporto non avviene…

I: Esce dal suo mondo, con occhi increduli e pieni di stupore, dicendo al suo amichetto di giochi:…”Tu rotto!”.

Breve discussione epistemologica sulla meccanica quantistica

Proverò a definire alcuni concetti senza usare formalismi matematici appannaggio di pochi…e soprattutto, riducendoli veramente all’osso, quasi da sembrare delle generalizzazioni verosimilmente erronee.

Per arrivare al teletrasporto dobbiamo passare attraverso la messa in discussione della meccanica quantistica…che come disse Feynman (https://it.wikipedia.org/wiki/Richard_Feynman) …”Nessuno la capisce”.

• Completezza della teoria

Una qualunque teoria si può definire completa quando contiene la controparte formale di tutti gli elementi della realtà che rappresenta e che occupa. Una qualunque proprietà di un oggetto deve essere rappresentata da tale teoria; se tale teoria non è in grado di rappresentare l’oggetto, allora non si può definire “completa”.

• Principio di realtà

Un sistema lo possiamo definire reale, e le proprietà che lo definiscono oggettive, se senza perturbalo possiamo prevedere con esattezza le proprietà stesse dell’oggetto. In altri termini, tutti gli oggetti devono possedere dei valori pre-esistenti per ogni possibile misurazione prima che queste misurazioni siano realizzate. Citando Einstein ” La Luna è in cielo anche se nessuno sta effettuando misurazioni su di essa”. Questo concetto di realtà è comunque diverso o si pone su altri piani rispetto al significato metafisico di realtà dove invece vige la pretesa che a priori esista un mondo indipendentemente da ciò che pensa e crea la nostra mente.

• Principio di località

Supponiamo l’esistenza di due sistemi A e B che, senza escludere ipotesi, abbiano in passato anche interagito tra di loro, pur rimanendo infine fisicamente separati. Le misure condotte su A, e quindi la realtà di A, non può essere intaccata dalla realtà di B.

Il mondo quantistico è strano

Come ogni teoria, la meccanica quantistica ha subito vari attacchi.

Einstein, Podolsky e Rosen effettuarono un esperimento mentale costruendo un paradosso, passato poi alla storia come paradosso EPR (dalle iniziali dei grandi scienziati). Il paradosso servì per dimostrare la previsione dell’entanglement quantistico. Utilizzando la cosidetta interpretazione di Copenaghen della meccanica quantistica si arriva facilmente all’esistenza dell’entanglement. L’entanglement fu ritenuto in conflitto con la teoria della relatività ristretta che considerava la velocità della luce come un limite inviolabile (quindi qualunque informazione può solo viaggiare a velocità più basse di questa). Inoltre, il fenomero di entanglement era incompatibile con il postulato di località. Queste due contraddizioni indicarono la non completezza dell MQ. Grazie all’ispirazione avuta da Bell nel 1964 sul paradosso suddetto si giunge al concetto di stranezza del mondo quanistico che può definirsi con le espressioni:

• Non località
• Entanglement

L’anomalia è insita in ciò che a noi ci dice questa percezione dello spazio e del tempo.

Entanglement

Come abbiamo detto nel titolo affronteremo la cosa dal punto di vista epistemologico…ecco appunto, l’entanglement pone in essere un elemento di criticità nella realtà e località della MQ. Secondo il principio di località, l’informazione passa da un sistema all’altro attraverso interazioni successive. Ad esempio, scoccare una freccia contro un monitor, non significa colpire il bersaglio che è nel video proposto sul monitor. Secondo l’entanglement questo sarebbe possibile, secondo il principio di località no. L’interpretazione di questo fenomeno fa nascere interpretazioni differenti della MQ. Domanda: Nel proprio inconscio o anima si può essere entangled con altre persone?

Teletrasporto quantistico

Prima di arrivare al teletrasporto fisico è bene fare dei piccoli passi concentrandosi sulla forma di teletrasporto attualmente realizzabile, il teletrasporto quantistico. Grazie all’entanglement quantistico è possibile spostare uno stato quantico in un posto lontano. Tale tecnica è molto usata nell’informatica quantistica e si basa appunto sul fenomeno al centro della nostra attenzione, l’entanglement.

Sulla base del cosidetto postulato di no-cloning di uno stato quantico,  non è possibile duplicare uno stato quantistico che è sconosciuto a priori senza commettere errori. Tuttavia, con qualche artificio matematico, ricordando che uno stato è espresso da funzione e quindi da un set di basi, se queste sono ortonormali ( https://it.wikipedia.org/wiki/Base_ortonormale ) allora è possibile duplicazione dello stato stesso senza errori. D’altronde, dal teorema di non discriminazione si ha conferma che non è possibile duplicare stati non ortogonali senza errori. Dopo tutto ciò, è possibile comunque avere trasferimento di uno stato quantico da un sistema all’altro. Il pegno da pagare è la distruzione dell’informazione nello stato originale.

Prima di chiudere questo discorso facciamo un esempio pratico…il solito di Alice e Bob. Alice detiene un atomo di un elemento in uno stato che possiamo definire “eccitato”. Bob invece ha in mano un altro atomo dello stesso elemento ma in uno stato” non eccitato”. E’ possibile teletrasportare lo stato eccitato dell’atomo di Alice allo stato di Bob ed avere entrambe gli atomi eccitati. In questo modo entrambe gli atomi sono/saranno indistinguibili. Se Alice e Bob fossero in grado di comunicare (ad esempio con un telefono) potrebbero condividere la propria esperienza rispetto all’avere due atomi uguali e indistinguibili tra le mani e per di più nello stesso stato eccitato (come quello di Alice per intenderci)…addiritttura, incontrandosi, potrebbero scambiarseli senza nessuna possibilità poi di distinguire cosa apparteneva a chi. Alice e Bob stanno condividendo uno stato che viene definito quindi entangled. Entanglement e teletrasporto quantistico sono quindi uniti.

Il teletrasporto “materiale”

Il trasferimento di quanto suddetto a macrostati e quindi non ad atomi è possibile. Dal 1992 al 2018 sono stati proposti esperimenti di teletrasporto su varie scale, sia spaziali e sia “strutturali”. I primi esperiementi erano basati sul teletrasporto di fotoni…gli ultimi sul teletrasporto di stati di spin di circa 500.000 atomi di rubidio…nel 2017 è stata effettuata una comunicazione in entanglement.

Immaginate un mondo dove il teletrasporto sia attuabile…quanti problemi si risolverebbero?