La prima volta che il grande pubblico ha sentito parlare di computer quantistico è stato, molto presumibilmente, il 16 dicembre del 2019, quando si è diffusa la notizia che il computer quantistico di Google – Sycomore – aveva eseguito un calcolo con una velocità di gran lunga superiore a quelle dei supercomputer.
I computer quantistici, che sfruttano le strane leggi della meccanica quantistica, potrebbero rivelarsi rivoluzionari. Nello svolgimento di alcuni problemi, questi computer hanno le potenzialità per raggiungere delle velocità molto più elevate rispetto ai loro simili “classici”. Per adesso, però, questi computer si trovano nella loro fase iniziale, utili solo per alcune applicazioni, come lo erano i primi computer digitali, negli anni ‘40. E allora, pensare addirittura a una rete di comunicazioni, che collega computer quantistici – una sorta di internet quantistica – potrebbe rivelarsi un azzardo.
Invece, il fisico teorico Jonathan Dowling, nel suo libro La rete di Scrodinger, dimostra che già vi sono esempi di una internet quantistica – si pensi alla comunicazione quantistica che è stata stabilita tra Pechino e Shanghai, attraverso dei cavi a fibra ottica, nel 2016 – e altri ne arriveranno molto presto.
Per approfondire la conoscenza dell’argomento, sicuramente Dowling, che ha contribuito alla fondazione del programma di calcolo quantistico del governo USA, negli anni ‘90, è la guida perfetta.
I lettori del libro di Dowling che vogliono addentrarsi nei dettagli dell’internet quantistica, devono avere un minimo di pazienza. Egli scrive che i fotoni sono le particelle che alimenteranno l’internet quantistica, quindi è necessario conoscerli a dovere. Pertanto, la prima parte del libro affronta una visione storica della luce, dall’idea di Newton, del 17° secolo, di una luce corpuscolare, agli esperimenti che provano la realtà quantistica dei fotoni, o particelle di luce, del 20° secolo. Il libro contiene anche alcune inesattezze storiche – la sezione dedicata al fisico danese Hans Christian Oersted ripete un racconto apocrifo sulla sua scoperta fortuita del legame tra elettricità e magnetismo – e le note a piè di pagine fanno troppo riferimento a Wikipedia. Ma, a prescindere da ciò, Dowling raggiunge il suo obiettivo, ovvero aiutare i lettori a sviluppare una maggiore comprensione della natura quantistica della luce.
Come nel libro del 2013 sui computer quantistici, La App Killer di Schroedinger, anche La rete di Schroedinger mostra le verità non intuitive che stanno al centro della meccanica quantistica. Per esempio, la chiave di internet quantistica è l’entanglement – quell’azione a distanza che mette in relazione le particelle attraverso il tempo e lo spazio, e misurando le proprietà di una particella, istantaneamente vengono rivelate le proprietà dell’altra. Per esempio, è possibile che due fotoni siano legati per effetto entanglement, in modo che essi hanno sempre la polarizzazione, o l’angolo di oscillazione, opposti.
Nel futuro, è ipotizzabile che a New York si possano legare per entanglement due fotoni, e quindi mandarne uno lungo un cavo a fibra ottica a San Francisco, dove sarà ricevuto da un computer quantistico. Dal momento che i due fotoni sono legati, la misura della polarizzazione del fotone di New York andrà immediatamente a rivelare la polarizzazione del fotone di San Francisco. É proprio questa strana proprietà dell’entanglement che l’internet quantistica utilizza per particolari funzionalità, come per esempio la sicurezza inattaccabile; qualunque mezzo intercettatore andrebbe a rovinare il delicato legame e quindi sarebbe scoperto. Mentre il libro precedente contiene delle spiegazioni più dettagliate della meccanica quantistica, in questo Dowling trova delle divertenti analogie, come “Fuzz Annoluce”, un cane che corre lungo una sovrapposizione, o una combinazione quantistica, di due percorsi, nei cortili dei vicini. Fuzz aiuta a spiegare l’esperimento della scelta ritardata del fisico John Wheeler, che illustra l’incertezza, la non realtà e la non località del mondo quantistico. Il percorso di Fuzz è casuale, non esiste un percorso specifico del cane finché non lo misuriamo, e misurare il percorso sembra istantaneamente influire in quale giardino entrerà Fuzz, anche se è lontano anni luce.
Alla fine del libro vengono affrontate le complessità della rete quantistica. I lettori impareranno a preparare un test di Bell per verificare che un sistema di particelle è legato per entanglement, a navigare dentro la burocrazia del Dipartimento della Difesa e inviare comunicazioni quantistiche inattaccabili utilizzando i protocolli BB84 e E91. Dowling ripercorre anche alcune pietre miliari nello sviluppo dell’internet quantistica, come la videochiamata quantistica, del 2017, avvenuta via satellite tra scienziati della Cina e dell’Ausria.
Dowling scrive che, proprio come l’internet classico, non saremo in grado di comprendere l’utilità dell’internet quantistica finché non sarà pienamente funzionante. Ovviamente, oggi la domanda che ci poniamo è se veramente le persone avranno dei computer quantistici sui loro cellulari e si scambieranno dei fotoni legati attraverso internet quantistica.
Lo scorso giugno, all’età di 65 anni, Dowling è morto, prima di riuscire a vedere i frutti delle sue previsioni. Dowling era solito fare riferimento alla prima legge di Clark, secondo la quale quando un illustre ma anziano scienziato sostiene che qualcosa e’ possibile ha quasi certamente ragione. Quando sostiene che qualcosa e’ impossibile, molto probabilmente ha torto .
Dowling è morto molto presto per essere considerato anziano, ma sicuramente era illustre, e il suo La rete di Schroedinger rappresenta un testo di riferimento per la possibilità di un’internet quantistica.
Fonte: sciencenews.org
