venerdì 1 marzo 2013

Teletrasporto e computer quantistici.




ROMA - dicembre 2012 - Il teletrasporto, celebre nella serie Star Trek, diventa sempre meno un elemento di fantascienza. Un gruppo di ricercatori è riuscito a realizzare il teletrasporto quantistico di un sistema di 100 milioni di atomi di rubidio della grandezza di circa un millimetro. Un importante passo avanti per la realizzazione dei computer quantistici è stato fatto grazie allo studio pubblicato su Pnas e condotto da Jian-Wei Pan del Hefei National Laboratory for Physical Sciences at the Microscale, a cui hanno collaborato ricercatori della University of Science and Technology of China e dell’Università di Heidelberg.
Massimiliano Razzano spiega i risultati dello studio su Repubblica:


“Prima di tutto bisogna specificare che l’esperimento quantistico condotto da Pan e colleghi è ben diverso dai sistemi di teletrasporto a cui ci ha abituato la fantascienza. In questo caso infatti non viene trasportato un intero sistema fisico, ad esempio scomponendolo e ricomponendolo in un’altra parte dello spazio. Nel teletrasporto quantistico viene trasportata una piccola quantità di informazione sullo stato quantistico di un sistema fisico, ad esempio sugli stati di eccitazione dei suoi atomi. Dal momento che questo sistema si basa sulle leggi della Meccanica Quantistica, l’informazione non viene rappresentata dai comuni bit usati nei dispositivi elettronici classici. In questo caso si sfrutta il qbit, che in sostanza è il “cugino” quantistico del bit”.


I qbit, a differenza dei bit, basano l’elaborazione dell’informazione sulle leggi della meccanica quantistica, che permette di ottenere velocità di calcolo decisamente maggiori. Infatti mentre i “classici” bit operano su codice binario e possono codificare solo un valore alla volta, 1 o 0, i qbit possono assumere differenti valori contemporaneamente, memorizzando così più dati e rendendo più veloce il loro trasporto ed eseguendo più velocemente operazioni di calcolo. Il teletrasporto realizzato dai ricercatori dunque è l’equivalente quantistico del trasferimento di un pacchetto di dati tra due memorie e getta le basi per la realizzazione di nuovi computer quantistici in grado di offrire prestazioni migliori in velocità e potenza di calcolo.
Il fenomeno quantistico che permette il teletrasporto è l’entanglement, spiega Repubblica:
“L’entanglement, che in italiano si potrebbe tradurre con “groviglio”, si verifica quando due particelle, ad esempio due elettroni, si trovano ad interagire e vengono successivamente separate. Questo “incontro ravvicinato” contribuisce a creare una correlazione fra gli stati quantistici delle due particelle, ovvero il loro “comportamento”. Di conseguenza, misurando le caratteristiche della prima particella è possibile risalire, anche se con un certo grado di incertezza, allo stato della seconda particella”.


L’entanglement permette dunque di “prevedere” lo stato quantistico di una particella, anche se è molto lontana, cioè fornisce in anticipo la destinazione di dove potremmo trovare la particella che vogliamo trasportare. Il trasporto dell’informazione non è comunque immediato, come accadeva ai protagonisti di Star Trek, ma richiede un certo tempo perché anche la velocità della luce è una grandezza finita, vale circa 300mila chilometri al secondo, e dunque la sua propagazione nello spazio richiederà un certo tempo.


Nel teletrasporto quantistico l’entanglement viene utilizzato per codificare e decodificare un qbit, spiega Repubblica:
“I ricercatori hanno infatti teletrasportato l’informazione relativa ad un complesso sistema di circa 100 milioni di atomi di rubidio grande circa 1 millimetro. Considerando che esperimenti simili in passato erano stati condotti su singole particelle o su ioni, questo risultato rappresenta un passo avanti estremamente importante. In laboratorio gli scienziati hanno preparato una coppia entangled, cioè correlata, di questo granello di rubidio, e li hanno posti a circa mezzo metro di distanza. I due sistemi sono stati poi connessi da una fibra ottica lunga circa 150 metri arrotolata su sé stessa.


Nella prima fase del teletrasporto quantistico, gli scienziati hanno mappato lo stato di eccitazione degli atomi di rubidio in un fotone, cioè un “pacchetto” di luce, che ha viaggiato lungo la fibra ottica. Dall’interazione del fotone “messaggero” con un altro fotone e con il secondo sistema di atomi, è stato possibile così trasportare il qbit al secondo sistema. Gli scienziati hanno valutato che il teletrasporto è avvenuto con successo nell’88% dei casi. Questo processo rappresenterebbe quindi un sistema affidabile per trasportare dati fra due gruppi di atomi che si comportano come delle vere e proprie memorie quantistiche”.
Ma quali sono le applicazioni per il futuro? A rispondere alla domanda Pan, l’autore della ricerca, scrive Repubblica:
“Da un punto di vista più pratico, il teletrasporto fra nodi di memoria quantistica potrebbe essere un modulo nelle future reti quantistiche per scambiare e trasferire informazioni. Un esperimento simile è stato condotto con singoli ioni. Il nostro esperimento, tuttavia presenta un tasso successo molto più alto”.


ll chip ottico di un computer quantistico


Se per teletrasportarci da casa al lavoro sarà decisamente necessario attendere forse più di qualche anno, i computer quantistici sembrano ormai un passo più vicini.


Fonte: http://www.blitzquotidiano.it/scienza-e-tecnologia/teletrasporto-atomi-rubidio-computer-quantistici-piu-vicini-1414224/


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