Un evento di teletrasporto consiste qualitativamente nel far riapparire o almeno riprodurre esattamente un sistema fisico in un tempo trascurabile in una posizione anche molto distante da quella originaria. Una possibilità, praticabile almeno per sistemi semplici (escludendo perciò dal novero di questa discussione sistemi complessi quali ad esempio organismi biologici, suggeriti dalla letteratura fantascientifica o da serials televisivi come "StarTrek"), consisterebbe nell'ottenere un'informazione completa sull'oggetto del teletrasporto, trasmettere tale informazione alla velocità della luce e ricostruire l'oggetto nel punto di arrivo. In un certo senso si tratta di generalizzare a sistemi materiali ciò che avviene ad esempio per la trasmissione di informazione via fax, con le notevoli differenze che si vuole teletrasportare un sistema fisico e non solo un documento, ricostruendone una copia esatta e non un fac-simile. Tuttavia, anche per sistemi semplici, esistono limiti fondamentali alla acquisizione completa di informazione necessaria per riprodurre una copia esatta di un sistema fisico.

La meccanica quantistica infatti limita, attraverso il principio di indeterminazione di Heisenberg, la conoscenza che si pur acquisire su un sistema fisico, introducendo un elemento di intrinseca incertezza nella ricostruzione rigorosa dell'oggetto del teletrasporto, indipendentemente dalle tecnologie adottate, presenti e futuribili. Nonostante ciò, la meccanica quantistica continua a essere fonte di gradite sorprese sebbene sia passato ormai un secolo dalla sua formulazione embrionale a opera di Planck. La teoria, infatti, prevede l'esistenza di una ricca struttura di stati fisici (cioè di possibili configurazioni di un sistema) che hanno la proprietà di essere"intrecciati" (entangled in lingua inglese). Con questo si intende che due o più sistemi fisici siano preparabili in stati fortemente correlati e in nessun modo separabili in stati che vedano emergere le sole proprietà di ogni singolo componente. Utilizzando un'analogia abbastanza antropocentrica, ma efficace, è come se due gemelli mantenessero una correlazione durante tutta la loro vita, correlazione derivante dalla comune origine nella fase di gestazione (l'analogo della preparazione dello stato in meccanica quantistica).
Questo intreccio delle due vite potrebbe consentire a uno dei due gemelli di "sentire" un evento che accade all'altro e a comportarsi di conseguenza, pur essendo l'altro geograficamente molto distante.

Stati di questo tipo esistono in linea di principio in meccanica quantistica e sono stati introdotti da Albert Einstein, Boris Podolsky e Nathan Rosen (dalle iniziali dei loro cognomi sono spesso indicati come stati EPR) nel tentativo di evidenziare paradossi nella meccanica quantistica e di proporre interpretazioni a essa alternativa e più in linea con il realismo osservato nel mondo macroscopico alla base della fisica classica.
Lo sforzo di Einstein e collaboratori non ha prodotto i risultati da loro aspettati, e anzi esperimenti di ottica hanno confermato l'esistenza degli stati EPR come previsto dalle leggi quantistiche, ma in questo modo si è stimolata la scrittura di un nuovo capitolo della fisica moderna, quello delle comunicazioni quantistiche, che ha tra i suoi principali obiettivi quello di rispondere al seguente quesito: è possibile trasmettere informazione quantistica pur avendo a disposizione solo canali di comunicazione classica (che cioè non trasmettono correlazioni di natura puramente quantistica rivelabili in esperimenti di interferenza)?

Nel 1993 al centro di ricerca dell'IBM di Yorktown, Heights Charles H. Bennett e i suoi collaboratori hanno suggerito che sia possible teletrasportare stati quantistici attraverso canali di comunicazione classici a condizione che non si acquisisca un'informazione completa sul sistema, che il teletrasporto avvenga coinvolgendo stati intrecciati e che lo stato di partenza venga perso nel processo. In sintesi, questi ricercatori hanno escogitato un metodo col quale ottenere parte dell'informazione da un oggetto A che si vuole teletrasportare, mentre la parte restante di informazione non letta viene trasferita in un altro oggetto C che non è mai stato in contatto con A. Successivamente, applicando a C una procedura che dipende dall'informazione acquisita direttamente su A, è possibile completare l'informazione e "guidare" lo stato di C sullo stesso stato di partenza del sistema A prima del processo di teletrasporto. Nel frattempo A è stato contaminato dall'acquisizione di informazione e perciò il processo risultante è un teletrasporto, non una clonazione. Il punto delicato è come trasferire la parte non letta direttamente di informazione all'oggetto C. È qui che intervengono gli stati di tipo EPR, in quanto si prepara C in uno stato intrecciato con un sistema B, dopodiché B viene allontanato da C e viene processato alla stazione di partenza assieme ad A. Il processo di acquisizione diretta di informazione del sistema combinato A+B viene pertanto completato mediante le correlazioni EPR preesistenti tra B e C. In altri termini, l'informazione ottenuta direttamente da A e codificata nello stato di arrivo C (attraverso un canale "classico" di comunicazione) viene completata dalla misura sulla coppia A+B dopo aver preparato lo stato EPR tra B e C. È possibile avere una dimostrazione sperimentale di questa procedura?

Recenti progressi tecnologici in vari settori hanno rivitalizzato il dibattito sulla meccanica quantistica dei suoi padri fondatori e molte domande ora sono suscettibili di verifiche operative in laboratorio. In questo caso un grosso progresso si è realizzato con la produzione di fotoni (i quanti della radiazione elettromagnetica, mediatori della corrispondente forza) in stati intrecciati. Quando la luce ultravioletta incide su alcuni cristalli non lineari il fotone incidente ha una certa probabilità di dividersi in due fotoni A e B di minore energia che possono avere stati di polarizzazione ortogonali, O e V (orizzontale e verticale rispetto ad un fissato sistema di riferimento). In un insieme di particolari direzioni di propagazione i due fotoni "gemelli" così creati hanno una proprietà ancora più singolare: possono coesistere in uno stato che è una combinazione del fotone A in uno stato di polarizzazione O e del fotone B nell'altro stato di polarizzazione V e viceversa. è proprio il "e viceversa" che caratterizza questo stato come intrecciato: in questo stato il fotone A può essere in uno stato di polarizzazione O e in uno stato di polarizzazione V simultaneamente. Se misuriamo il suo stato di polarizzazione otterremo un valore ben definito (O o V) e sicuramente, cioè con una probabilità del 100%, potremo anche dire che il fotone B è nello stato di polarizzazione ortogonale. Avendo questi stati fotonici intrecciati come ingrediente principale e un metodo di analisi interferometrico dello stato di arrivo diversi gruppi di sperimentatori nel mondo, in Innsbruck, Roma, Pasadena, tra i primi, sono riusciti a teletrasportare un fotone nel senso stabilito concettualmente dall'equipe di Charles Bennett (per una lettura divulgativa più approfondita si veda l'articolo di Anton Zeilinger "Il teletrasporto quantistico", apparso sul numero di giugno 2000 della rivista "Le Scienze").

La ovvia domanda, che segue a questo importante risultato, è quanto questo teletrasporto sia scalabile, ovvero estendibile a oggetti ben più complessi dei fotoni, ad esempio atomi o molecole tanto per iniziare (per teletrasportare entità biologiche, come accennato in apertura, si dovrà ottimisticamente aspettare una migliore comprensione della biologia da un punto di vista della fisica dei sistemi complessi, un'altra affascinante frontiera della ricerca attuale). Presso i laboratori di Los Alamos è stato recentemente teletrasportato lo stato codificato nello spin nucleare di un atomo di Carbonio, su una scala di qualche milionesimo di millimetro. Ma indipendentemente dalla complessità dello stato quantistico da teletrasportare un ostacolo da superare consiste nella fragilità intrinseca delle correlazioni EPR. Agenti esterni possono inquinare gli stati EPR rendendo difficile l'esatta fedeltà di riproduzione e limitandone il raggio di trasporto, attraverso meccanismi che prendono il nome generico di decoerenza quantistica, e che sono ritenuti responsabili dell'assenza di stati EPR naturali nel mondo macroscopico nel quale viviamo. È per questa ragione, e per motivazioni connesse al progetto di calcolatori quantistici dalle enormi potenzialità concettuali e applicative, che l'attenzione della ricerca è ora principalmente concentrata sui meccanismi di decoerenza, e sulle collegate tecniche di eliminazione o correzione degli effetti indesiderati da essi indotti sui sistemi quantistici.