Immaginatevi sulla plancia di un vascello stellare della federazione terrestre e con il vostro equipaggio state osservando un nuovo pianeta sul vostro maxi schermo. Siete naturalmente desiderosi di atterrati per iniziare a scoprire i suoi segreti. Voi, che di questa nave siete i capitani, insieme al vostro secondo non andate nell’area hangar per imbarcarvi in una piccola astronave di trasferimento ma piuttosto entrate in un nuovo locale con una console di controllo e una zona da cui prendono vita dei strani e colorati raggi verdi. Ed è a quel punto che ordinati al signor Scott, ma per voi semplicemente Scotty, la celeberrima frase ‘Teletrasportaci signor Scott.
Ebbene si. Siamo a bordo della USS Enterprise e stiamo impersonando il famoso Capitano Kirk, poi diventato ammiraglio Kirk con la missione di ricercare nuovi mondi e, come narra lo slogan serie ‘li’ dove l’uomo non è mai arrivato prima’
Dalla prima serie ai vari sequel e spin-off targati Star Trek, ognuna della ultime generazioni di spettatori ha in un certo modo masticato il linguaggio fantascientifico di cui è intrisa la longeva e fortunata serie. ‘Lunga vita e prosperità, Velocità di curvatura, o la già citata ‘teletrasporto signor Scott’ fanno ormai parte del nostro immaginario collettivo.
Sulla propulsione a curvatura, dall’inglese warp drive, espediente narrativo usato per giustificare gli spostamenti dell’Entrerprise da una parte all’altra dell’Universo, magari dedicheremo un’episodio specifico e sono certo sarà davvero curioso affrontare questo argomento con gli occhi della scienza.
Oggi però vorrei affrontare l’altra questione annosa rivendicata come specificità della serie Star Trek, ovvero il teletrasporto.
Sinceramente è una cosa davvero figa se ci pensate. Adesso siamo qui, e un secondo dopo siamo in spiaggia senza aver fatto nemmeno un istante di coda sotto il sole di agosto. Alzi la mano chi non se lo comprerebbe un teletrasportatore domestico da Mediaworld.
Credo purtroppo che questo sarà un sogno che verrà sempre relegato alla fantascienza, sebbene, da un certo punto di vista, ad essere onesti il teletrasporto non è del tutto impossibile, anzi, è una realtà concreta nel mondo microscopico, cioè in quello fatto di particelle fondamentali, atomi e molecole, che è governato dalle leggi della meccanica quantistica. Qui ogni elemento, o sistema, viene descritto da uno stato quantistico ben preciso, che ne racchiude tutta l’informazione e segue leggi che a volte ci appaiono controintuitive e in contrasto con la fisica classica.
Ma prima di addentrarci nel mondo dei quanti, desidero riportarvi ancora una volta con i piedi per terra, proprio davanti a uno schermo cinematografico.
Star Trek non ha l’esclusiva del trasferimento di cose e persone e da un luogo all’altro. Un’altra pellicola, del 1986, diretta da quel formidabile e talentoso regista che è David Cronenberg ha il teletrasporto come leitmotiv della storia
Sto parlando del film ‘La mosca’, interpretato da Jeff Goldblum e Gina Devis, che i già ricorderanno come il dottor Ian Malcom in Jurassic Park di Steven Spielberg e Thelma Dikerson nel cult movie Thelma&Luise di Ridley Scott.
In realtà ‘The fly’ è un remake de L'esperimento del dottor K. del 1958, entrambi tratti dal racconto La mosca di George Langelaan del 1957.
Il film di Cronenberg racconta la storia di Seth Brundle (Jeff Goldblum), un eccellente scienziato solitario che ha inventato una macchina per il teletrasporto. Durante la fase di sperimentazione, il dottore si rende conto però che l’apparecchio funziona senza problemi con gli oggetti inanimati, mentre presenta diverse criticità con gli esseri viventi. Un giorno, durante un ricevimento, Seth incontra Veronica "Ronnie" Quaife (Geena Davis), reporter di una famosa rivista scientifica, e la invita a visitare il suo laboratorio. Qui le dimostra che la sua invenzione funziona, teletrasportando un collant della donna da una capsula all’altra dell’apparecchio. Lei vorrebbe pubblicare la scoperta, lui invece non è ancora pronto a condividerla col mondo. I due stringono così un patto: lo scienziato potrà tenere privato il suo lavoro finché non sarà in grado di teletrasportare un animale; nel frattempo lei potrà documentare i progressi dell’esperimento. Col passare dei giorni Seth e Veronica cominciano una relazione amorosa, anche se tra loro c’è sempre l’ombra di l’ex compagno della bella giornalista. Tutto precipita quando lo scienziato riesce finalmente a far passare un babbuino tra le due capsule e, per festeggiare, si ubriaca: l’uomo, preso dall'entusiasmo, decide di teletrasportare se stesso. L’esperimento sembra essere riuscito senza problemi, ma Seth non si è reso conto che durante la fase di trasferimento nella capsula è entrata con lui anche una mosca. Nonostante tutto appaia normale, lo scienziato comincia a diventare sempre più forte e sicuro di sé, ma soprattutto iniziano a spuntargli addosso strani peli molto scuri. Quando Veronica gli fa notare che c’è qualcosa di poco umano in lui, l’uomo la caccia ferocemente dal laboratorio e corre ad analizzare il suo DNA. Ed è allora che scopre l’inquietante verità che nel processo di trasferimento è avvenuta una fusione di uomo e mosca proprio a livello genomico con catastrofiche e purtroppo irreversibili conseguenze se non quella di ritentare il trasferimento o porre fine alla sua esistenza ornai segnata dalla progressiva de-umanizzazione.
Rispetto al film da cui prende ispirazione, La mosca è e rimane un film classico. Un film che si conferma a ogni visione, e che il tempo non riesce a scalfire. E come riportato da Giuseppe Pili nella recensione apparsa sul sito Nocturno.it, di cui condivido tutto, gran parte della produzione cinematografica degli anni Ottanta è stata erosa dai mutamenti del costume, ma La mosca resiste ancora, ed è in grado di regalare emozioni profonde a trent’anni di distanza, perché il suo impianto drammaturgico è un modello di perfezione. Non esistono passaggi superflui, le scene sono legate insieme da una meravigliosa sapienza narrativa e forte senso del ritmo. David orchestra nel racconto tre percorsi che si intersecano mirabilmente: l’involuzione progressiva di Seth, la progressione nell’amore tra Seth e Ronnie, la progressione nella rivalità tra Seth e Stathis che è il suo ex.
Amo questo film.
Ma il mio ruolo è quello di prendere la pellicola come spunto per addentrarci nel mondo della scienza, ritornando al concetto base del film di Cronemberg, ovvero il teletrasporto.
Come abbiamo anticipato pochi minuti fa, a livello quantistico questo è un fenomeno possibile, una realtà concreta, con enormi possibilità di sfruttamento.
Ma dobbiamo pensare in modo differente
Nel teletrasporto quantistico non si trasferisce materia, ma quello che in gergo viene chiamata la “funzione d’onda”, ovvero l’informazione che descrive esattamente in quale stato si trova una particella o, più in generale, un sistema fisico. È proprio questa funzione d’onda a raccogliere tutta l’informazione possibile che viene utilizzata per ricostruire altrove quella particella o quel corpo con le stesse caratteristiche di quello iniziale. Una sorta di metadati, cioè quel file a cui non diamo molta importanza pratica, ma che raccoglie tutte le informazioni ad esempio legate a una foto scattata con il nostro smartphone.
Alla base del fenomeno del teletrasporto si ha l’effetto a distanza che si manifesta fra due particelle quantisticamente correlate o intrecciate, dette “entangled”; questo effetto, evidenziato per la prima volta in un celebre articolo firmato da Einstein, Podolsky e Rosen nel 1935, rappresenta una delle tante peculiarità del mondo quantistico. L’“entanglement”, consiste proprio nell’“intreccio” inestricabile di due o più particelle, le cui proprietà non possono più essere descritte singolarmente: due particelle entagled si comportano come se fossero tutt’uno, anche se si trovano molto distanti l’una dall’altra.
Proviamo a capirci qualcosa di più con un esempio.
Consideriamo il caso in cui Alice desideri teletrasportare una particella all’amico Bob, che si trova a grande distante da lei. La particella posseduta da Alice viene distrutta per essere “ricreata” da Bob, ottenendo così una particella con le stesse proprietà di quella iniziale. Tutto ciò può avvenire, in maniera non istantanea, grazie alla condivisione di una coppia di particelle intrecciate, a un canale di comunicazione classico, come internet o il telefono, e a patto che Alice non conosca lo stato della particella da teletrasportare.
Ma se le cose stanno così, il teletrasporto quantistico forse può avere applicazioni pratiche?
La risposa è: Certamente sì.
Il teletrasporto è un protocollo della teoria dell’informazione quantistica che sta alla base delle tecnologie del futuro. In particolare, è un fenomeno ampiamente utilizzato all’interno del computer quantistico che, in un futuro non molto lontano, sarà in grado di risolvere problemi attualmente impossibili da affrontare da un normale computer.
A differenza di un computer tradizionale che utilizza processori che operano su dati binari detti bit (0 e 1), Un computer quantistico] è un computer che utilizza le proprietà quantistiche della materia, come la sovrapposizione degli stati e l'entanglement, al fine di effettuare operazioni su dei dati.[2] A differenza di un calcolatore classico, il calcolatore quantistico opera con bit quantistici, o qubit,[3] di cui lo stato quantistico può possedere più valori, o più precisamente un singolo valore quantistico che corrisponde simultaneamente a più valori classici. Questo si traduce in una maggior velocità di calcolo. Tanto per fare un esempio, sebbene l’esperimento sia stato contestato proprio in questi ultimi mesi, secondo Google, il loro computer quantistico sviluppato con IBM, consentirebbe di risolvere in poche ore problemi talmente complessi che un supercomputer tradizionale impiegherebbe anni.
Ma tornando bomba, il teletrasporto quantistico è un buon candidato come protocollo di comunicazione per una rete Internet quantistica. Questa nuova rete garantirà la comunicazione fra sensori, simulatori ecomputer quantistici creando nuove applicazioni, dalla sicurezza delle comunicazioni allo studio di nuovi medicinali o materiali, fino al monitoraggio ambientale su larga scala.
Nei primi giorni di dicembre dello scorso anno è stato pubblicato su Nature uno studio del California Institute of Technology riguardante l’implementazione di un protocollo di teletrasporto quantistico. L’esperimento è stato eseguito sul computer quantistico di Google utilizzando il cosiddetto modello SYK (Suachdev-Ye-Kitaev). Si tratta di un sistema di particelle che interagiscono in gruppi, invece che a coppie come avviene solitamente. Nel mio sito trovate il riferimento dell’articolo per una lettura più approfondita.
Un’altra ricerca pubblicata su Nature di un team di scienziati della Delft University of Technology, nei Paesi Bassi, ha compiuto un passo significativo nella direzione del teletrasporto quantistico delle informazioni, cioè con il bit quantistico (qubit) che scompare dalla parte del mittente per apparire dalla parte del destinatario. Finora i qubit sono stati impiegati all’interno dei computer quantistici, e, per quanto riguarda lo sviluppo delle reti, solo tra due nodi adiacenti. La ricerca olandese è riuscita a compiere un trasferimento dell’informazione su tre nodi, con il mittente e il destinatario non collegati direttamente. In sostanza, è stata messa la prima pietra di una possibile Internet quantistica.
Il gruppo del Fermilab ha utilizzato della fibra ottica commerciale, del tutto simile a quella utilizzata per costruire le reti odierne, per trasmettere l’informazione dell’entanglement quantistico a una distanza di 44 km. Di particolare rilevanza è l’accuratezza, pari al 90%, che lascia presagire la possibilità di creare reti quantistiche su scala cittadina una volta che la tecnologia si sarà evoluta a sufficienza.
Lo sviluppo di una rete quantistica permetterà di scambiare informazioni tra aziende o tra diverse sedi della stessa azienda garantendone la confidenzialità, ad esempio, ed è per questo motivo che molte realtà pubbliche e private stanno investendo grosse somme in questo ambito.
Insomma, ancora una volta il cinema ha visto lontano, facendoci immaginare come solo questo mezzo sa fare, mondi e scenari futuri ma dove tutto può essere possibile. Incluso il teletrasporto
‘Beam us up cinema’
Bibliografia
Jafferis, D., Zlokapa, A., Lykken, J.D. et al. Traversable wormhole dynamics on a quantum processor. Nature612, 51–55 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05424-3
Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?
A. Einstein, B. Podolsky, and N. Rosen
Phys. Rev. 47, 777 – Published 15 May 1935