Genericamente associamo al vocabolo teletrasporto l'idea di convertire la materia in una qualche forma di radiazione per poterla spedire da un luogo a un altro dove infine verrà riconvertita in materia. In questi termini, almeno con le conoscenze attuali, siamo nel campo della pura fantascienza.

Tuttavia lo studio della meccanica quantistica, che governa le leggi microscopiche della fisica, ha permesso di concepire teoricamente e anche realizzare in pratica il teletrasporto di alcuni semplici sistemi, come ad esempio particelle elementari e in particolare fotoni. Esiste una branca attiva di ricerca, teorica e sperimentale, denominata appunto teletrasporto quantistico.

Questa forma di teletrasporto è basata su uno dei principi fondamentali della meccanica quantistica: il principio di identità delle particelle. Una particella elementare (ad esempio un fotone) è descritta da un insieme di informazioni, e tutte insieme queste informazioni vengono denominate lo stato della particella: si dice quindi che una particella "si trova" in un determinato stato. Due fotoni che si trovino nello stesso stato sono davvero identici, nel senso che non sarà mai possibile distinguere l'uno dall'altro con alcuna osservazione o alcun processo fisico. Due granelli di sabbia, due fiammiferi, due palle da biliardo o due gocce d'acqua possono "sembrare" identici, però osservandone ad esempio la forma con un microscopio o misurandone accuratamente il peso o il volume ci potremmo facilmente accorgere di non poche differenze. Questo non può accadere per due particelle nello stesso stato: due fotoni nello stesso stato sono di fatto totalmente indistinguibili e sono dunque due copie dello "stesso" fotone. Tra le informazioni che costituiscono uno stato c'è naturalmente anche l'indicazione della posizione di una particella: due particelle che si trovino in due stati che differiscono solo per la posizione sono dunque fisicamente due copie della "stessa" particella, semplicemente l'una spostata rispetto all'altra.

L'idea alla base del teletrasporto quantistico di una particella è quindi che non è necessario fisicamente trasportare "quella" particella, ma è sufficiente conoscerne lo stato per poi poter realizzare un'"altra" particella a essa identica (un altro fotone) nello stesso stato ma in un luogo diverso. Questa particella "altra" è in realtà del tutto identica a quella di partenza: non c'è modo di distinguerla da essa se non per il fatto che si trovi in un altro luogo. Possiamo perciò dire che la particella "altra" è in realtà la "stessa" particella teletrasportata. Uno dei principali studiosi di questi fenomeni, Asher Peres, rispondendo una volta a un giornalista che gli domandava se sarebbe stato possibile teletrasportare non solo il corpo ma anche l'anima, rispose, tra il serio e il faceto: "Solo l'anima".

Tutto il problema sta quindi nel rilevare lo stato della particella. Supponiamo che Alice voglia trasferire a Bob un fotone. Alice ne rileverà lo stato e lo comunicherà (ad esempio per telefono o per email) a Bob che potrà realizzare un fotone identico a quello che Alice aveva in partenza. Come abbiamo detto in realtà questo nuovo fotone è fisicamente lo stesso fotone che aveva Alice: qualsiasi osservazione o misura che Bob effettuerà su di esso darà gli stessi risultati che avrebbe dato l'analoga osservazione o misura fatta da Alice sul fotone di partenza. In questo procedimento c'è un importante "effetto collaterale": durante la rilevazione dello stato del fotone di Alice, questo stato viene radicalmente modificato: possiamo dire che il fotone di partenza viene "distrutto"; non è quindi possibile "clonare" in questo modo un fotone (e, a maggior ragione, un oggetto o una persona).

Fin qui l'idea, che però già a livello teorico si scontra con notevoli difficoltà tecniche. Queste sono state risolte per la prima volta da Bennett e collaboratori nel 1993 [1]. In seguito è stato anche possibile realizzare veri e propri esperimenti di teletrasporto di fotoni. Il primo fu realizzato dal gruppo austriaco di Zeilinger [2] e il secondo, poco dopo, con un esperimento anche più raffinato, dal gruppo italiano di De Martini [3].

Il passaggio al teletrasporto di sistemi più complessi va incontro a difficoltà pratiche e teoriche. Innanzitutto anche il più piccolo dei granelli di sabbia è formato da miliardi di miliardi di particelle elementari. Rilevarne lo stato sarebbe già un'impresa ardua, ma ancor più arduo sarebbe trasmettere queste informazioni in un tempo ragionevole: esse infatti ammonterebbero a quantitativi difficili anche solo da immaginare.

Inoltre quando oggetti così complessi entrano in gioco, sarebbe necessario conoscere la fisica dei processi la cui descrizione sta al confine tra le leggi della meccanica quantistica e quelle della meccanica classica, una regione in gran parte oscura e molto complessa della fisica. Il teletrasporto di oggetti o ancor più persone è quindi davvero una prospettiva puramente fantascientifica; ma questo tipo di ricerca non è affatto soltanto speculativa e può avere applicazioni pratiche anche a medio e breve termine, nel campo del calcolo quantistico. Per calcolo quantistico si intende la possibilità di realizzare computer enormemente più veloci e potenti degli attuali, il cui funzionamento sia basato intrinsecamente sulle leggi della meccanica quantistica. A sottolineare il fatto che si tratta di una possibilità concreta, basti notare che il lavoro di Bennett e collaboratori fu in parte sostenuto dalla stessa IBM.

Su internet è disponibile una buona quantità di letteratura divulgativa a diversi livelli sull'argomento. In particolare:

http://it.wikipedia.org/wiki/Teletrasporto_quantistico

http://www.cicap.org/articoli/at101172.htm

http://www.deagostini.it/dea/notizie/articoli/teletrasporto.html

Riferimenti bibliografici:

[1] C. H. Bennett, G. Brassard, C. Crépeau, R. Jozsa, A. Peres, & W. K. Wootters, Teleporting an unknown quantum state via dual classical and Einstein-Podolsky-Rosen channels, Phys. Rev. Lett. 70, pp. 1895-1899 (1993)

[2] D. Bouwmeester, J.-W. Pan, K. Mattle, M. Eibl, H. Weinfurter, & A. Zeilinger, Experimental quantum teleportation, Nature 390, 6660, 575-579 (1997)

[3] D. Boschi, S. Branca, F. De Martini, L. Hardy, & S. Popescu, Experimental realization of teleporting an unknown pure quantum state via dual classical an Einstein-Podolsky-Rosen channels, Phys. Rev. Lett. 80, 6, 1121-1125 (1998)