Messaggiare utilizzando la meccanica quantistica non è semplice

La relatività e la meccanica quantistica, si sa, non stanno bene assieme. In particolare, se una particella è "relativistica", ovvero si muove a velocità prossime a quelle della luce, trovandoci a voler leggere eventuali informazioni legate ad essa con tecniche standard, questo risulta impossibile. Serve, quindi, un nuovo metodo.

Esattamente ciò a cui stanno lavorando i ricercatori dell'Università di Vienna e dell'Accademia Austriaca delle Scienze.

Prendiamo Alberta e Arnaldo, che cercano di comunicare tra di loro utilizzando una delle proprietà di una particella quantistica. Ognuno ha i suoi gusti, ma loro scelgono di usare lo spin di un elettrone. Arnadlo ha molta fretta quindi Alberta pensa di inviare l'elettrone ad una velocità molto alta, prossima a quella della luce. Purtroppo il principio di indeterminazione di Heisenberg vieta ad Alberta di definire la velocità dell'elettrone con precisione.

L'elettrone è quindi relativistico, e questa interazione tra relatività speciale e fisica quantistica causa una relazione di entanglement tra lo spin e la velocità dell'elettrone. E per colpa della fretta di Arnaldo, ecco che non sarà più possibile per lui leggere le informazioni dell'elettrone.

Come fare?

Magari cambiando alfabeto. Una tecnica che funziona anche quando la particella segue la meccanica quantistica, a causa del principio di incertezza di Heisenberg, e anche la relatività, a causa della sua velocità.

Il metodo presentato a Physical Review Letters fornisce una nuova definizione dello spin per le particelle quantistiche "relativistiche" (molto veloci). Una tecnica basata sulla trasposizione tra il vecchio alfabeto considerando l'elettrone fermo, e il nuovo alfabeto, in cui l'elettrone diviene relativistico.

"Questi risultati sono indicativi del fatto che questa procedura di traduzione potrebbe aprirsi a nuove applicazioni nell'informazione quantistica relativistica", dice Flaminia Giacomini, l'autrice dell'articolo.

La ricerca apre molte strade nella comunicazione quantistica, specialmente per utilizzi "spaziali", dove le distanze da coprire sono estreme e la velocità della comunicazione è un fattore determinante.