Fisico scopre come teletrasportare l'energia

Nel 1993, Charlie Bennett al Watson Research Center di IBM nello Stato di New York e alcuni amici hanno mostrato come trasmettere informazioni quantistiche da un punto all'altro dello spazio senza attraversare lo spazio intermedio.

La tecnica si basa sullo strano fenomeno quantistico chiamato entanglement, in cui due particelle condividono la stessa esistenza. Questa profonda connessione significa che una misurazione su una particella influenza immediatamente l'altra, anche se sono distanti anni luce. Bennett e la compagnia hanno scoperto come sfruttarlo per inviare informazioni. (L'influenza tra le particelle può essere immediata, ma il processo non viola la relatività perché alcune informazioni devono essere inviate classicamente alla velocità della luce.) Hanno chiamato la tecnica teletrasporto.

Non è davvero un'esagerazione del suo potenziale. Poiché le particelle quantistiche sono indistinguibili, ma per le informazioni che trasportano, non è necessario trasmetterle da sole. Un'idea molto più semplice è invece quella di inviare le informazioni che contengono e assicurarsi che ci sia una pronta scorta di particelle dall'altra parte per assumere la loro identità. Da allora, i fisici hanno usato queste idee per teletrasportare effettivamente fotoni, atomi e ioni. E non è troppo difficile immaginare che molecole e forse anche virus possano essere teletrasportati in un futuro non troppo lontano.

Ma Masahiro Hotta della Tohoku University in Giappone ha avuto un'idea molto più esotica. Perché non usare gli stessi principi quantistici per teletrasportare l'energia?

Oggi, basandosi su una serie di articoli pubblicati nell'ultimo anno, Hotta delinea la sua idea e le sue implicazioni. Il processo di teletrasporto comporta la misurazione su ciascuna di una coppia di particelle entangled. Sottolinea che la misurazione sulla prima particella inietta energia quantistica nel sistema. Dimostra poi che scegliendo con cura la misura da fare sulla seconda particella, è possibile estrarre l'energia originaria.

Tutto questo è possibile perché ci sono sempre fluttuazioni quantistiche nell'energia di qualsiasi particella. Il processo di teletrasporto consente di iniettare energia quantistica in un punto dell'universo e quindi sfruttare le fluttuazioni dell'energia quantistica per estrarla da un altro punto. Naturalmente, l'energia del sistema nel suo insieme è invariata.

Fa l'esempio di una stringa di ioni entangled che oscilla avanti e indietro in una trappola di campo elettrico, un po' come le palle di Newton. La misurazione dello stato del primo ione inietta energia nel sistema sotto forma di un fonone, un quanto di oscillazione. Hotta afferma che eseguire il giusto tipo di misurazione sull'ultimo ione estrae questa energia. Poiché questo può essere fatto alla velocità della luce (in linea di principio), il fonone non viaggia attraverso gli ioni intermedi, quindi non c'è riscaldamento di questi ioni. L'energia è stata trasmessa senza viaggiare attraverso lo spazio intermedio. Questo è il teletrasporto.

Non è ancora chiaro come potremmo sfruttare la capacità di teletrasportare l'energia. Pubblica i tuoi suggerimenti nella sezione commenti se ne hai.

Ma la cosa veramente eccitante sono le implicazioni che questo ha per i fondamenti della fisica. Hotta afferma che il suo approccio offre ai fisici un modo per esplorare per la prima volta la relazione tra informazione quantistica ed energia quantistica.

C'è una crescente sensazione che le proprietà dell'universo siano meglio descritte non dalle leggi che governano la materia ma dalle leggi che governano l'informazione. Questo sembra essere vero per il mondo quantistico, è certamente vero per la relatività speciale ed è attualmente in fase di esplorazione per la relatività generale. Avere un modo per gestire l'energia sullo stesso piano può aiutare a mettere insieme questi diversi fili.

Roba interessante. Non si sa dove potrebbe portare questo tipo di pensiero.

Rif: arxiv.org/abs/1002.0200 : Relazione energia-entanglement per il teletrasporto dell'energia quantistica

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