ROMA – La fantascienza diventa realtà nei corridoi della Città Universitaria della Sapienza. In uno scenario che fino a poco tempo fa apparteneva solo all’immaginario collettivo, un team di fisici italiani ha realizzato con successo il primo teletrasporto quantistico tra edifici distinti, segnando una pietra miliare nel cammino verso la creazione di un’Internet del futuro. Il risultato, pubblicato sulla prestigiosa rivista scientifica Nature Communications, non implica il trasferimento di materia, come nei film, ma qualcosa di forse ancora più rivoluzionario: lo scambio istantaneo di informazioni quantistiche tra particelle di luce, i fotoni, senza che queste interagiscano fisicamente tra loro.
L’esperimento, guidato da Alessandro Laneve, è il frutto di una brillante collaborazione tra due eccellenze del Dipartimento di Fisica della Sapienza: il laboratorio Nanophotonics, coordinato da Rinaldo Trotta, e il Quantum Lab, diretto da Fabio Sciarrino. Insieme, hanno dato vita a una primordiale rete quantistica che collega tre diversi laboratori, dimostrando la fattibilità di protocolli di comunicazione avanzata in un ambiente reale e non più confinato alle condizioni ultra-controllate di un singolo laboratorio. Questa non è solo una vittoria per la scienza italiana, ma un passo concreto che avvicina l’intera umanità a una nuova era della connettività globale, più veloce e intrinsecamente sicura.
Il Cuore dell’Esperimento: l’Entanglement e i Quantum Dot
Per comprendere la portata di questa scoperta, è necessario addentrarsi nei misteri della meccanica quantistica. Il fenomeno chiave è l’entanglement quantistico, definito da Einstein come “una spettrale azione a distanza”. Si tratta di un legame profondo e inspiegabile che unisce due o più particelle: lo stato di una influenza istantaneamente quello dell’altra, indipendentemente dalla distanza che le separa. Sfruttando questa proprietà, è possibile “teletrasportare” uno stato quantistico, ovvero l’informazione in esso contenuta.
L’aspetto più innovativo dell’esperimento romano risiede nell’utilizzo dei cosiddetti Quantum Dot (punti quantici). Questi non sono altro che nanostrutture di materiale semiconduttore, talmente piccole da comportarsi come atomi artificiali, capaci di emettere singoli fotoni. La vera sfida, finora considerata un ostacolo quasi insormontabile, era la necessità di utilizzare sorgenti di fotoni perfettamente identiche, estremamente difficili da fabbricare. Il team della Sapienza ha superato questo limite in modo geniale.
I ricercatori hanno dimostrato che è possibile utilizzare Quantum Dot con caratteristiche inizialmente diverse, “accordandoli” attivamente tramite l’applicazione di campi magnetici e deformazioni meccaniche. Questa sintonizzazione ha permesso di rendere i fotoni emessi, seppur provenienti da sorgenti eterogenee, sufficientemente indistinguibili da poter essere utilizzati per il teletrasporto, semplificando notevolmente l’architettura sperimentale.
Come è avvenuto il Teletrasporto: un viaggio tra fibra ottica e aria
Il processo, descritto da Alessandro Laneve, uno degli autori dello studio, è affascinante e si è svolto in uno scenario ibrido, combinando fibra ottica e un canale in aria libera. Ecco le fasi principali:
- Un primo fotone, su cui era “caricato” lo stato quantistico da teletrasportare, ha viaggiato da un laboratorio all’altro attraverso una fibra ottica.
- Questo fotone ha poi interferito con un secondo fotone, emesso da un Quantum Dot diverso.
- L’interferenza ha innescato il teletrasporto: lo stato del primo fotone è stato trasferito istantaneamente su un terzo fotone, che era a sua volta “entangled” (legato) con il secondo.
- Infine, questo terzo fotone ha viaggiato attraverso un canale in aria libera, dall’Edificio Marconi all’Edificio Fermi del Dipartimento di Fisica, dove è stato analizzato, confermando l’avvenuto trasferimento dell’informazione.
Il risultato è stato un successo con un valore di accuratezza dell’82%, una soglia significativamente superiore a quella massima ottenibile con qualsiasi protocollo di comunicazione classica. Questo non solo convalida la robustezza del metodo, ma lo fa in un ambiente “rumoroso” e realistico come quello urbano, soggetto a variabili ambientali che solitamente complicano questo tipo di esperimenti.
Le Prospettive Future: Verso l’Internet Quantistica
Il successo dell’esperimento della Sapienza non è un punto di arrivo, ma un fondamentale trampolino di lancio. L’obiettivo ultimo è la creazione di una Internet quantistica, una rete globale dove l’informazione viaggia sotto forma di qubit (l’equivalente quantistico del bit classico). A differenza dei bit, i qubit possono esistere in una sovrapposizione di stati (0 e 1 contemporaneamente), garantendo una potenza di calcolo e una sicurezza inimmaginabili con le tecnologie attuali.
Una rete quantistica offrirebbe vantaggi straordinari:
- Sicurezza Assoluta: Qualsiasi tentativo di intercettare un’informazione quantistica ne altererebbe inevitabilmente lo stato, rendendo la comunicazione intrinsecamente a prova di spionaggio.
- Calcolo Distribuito: Consentirebbe di collegare computer quantistici distanti per risolvere problemi oggi intrattabili, dalla progettazione di nuovi farmaci e materiali alla risoluzione di complesse sfide di ottimizzazione.
- Sensoristica Avanzata: Reti di sensori quantistici potrebbero raggiungere precisioni elevatissime nel monitoraggio ambientale o nella diagnostica medica.
La ricerca italiana si conferma così all’avanguardia in un settore strategico per il futuro. Dimostrando che la diversità delle sorgenti di luce quantistica non è un ostacolo insormontabile, l’esperimento romano rende l’utilizzo dei Quantum Dot una soluzione matura e promettente per costruire i nodi delle future reti quantistiche. Un passo da gigante che, da Roma, proietta il mondo intero verso la prossima rivoluzione tecnologica.