Questi scienziati si stanno preparando a creare un wormhole quantistico

Un fisico ha proposto un esperimento sconvolgente che potrebbe creare il primo wormhole percorribile della storia, cioè un vero ponte attraverso lo spazio-tempo, spiega uno studio pubblicato a marzo 2023 sulla rivista Quantum Science and Technology.

Oltre a dimostrare l’esistenza potenziale dei wormhole, la tecnica speculativa potrebbe aprire nuove finestre sulla natura stessa della realtà, offrendo uno sguardo dentro questi bizzarri tunnel spazio-temporali, e permettendo di compiere una forma di teletrasporto che i ricercatori chiamano “controportazione” (o “counterportation”, in inglese).

I wormhole sono strutture ipotetiche che connettono due punti distanti nello spazio-tempo—per questo sono molto amati dalla fantascienza che narra di viaggi nello spazio più veloci della luce. Ma i wormhole sono anche argomento di serie ricerche scientifiche da un secolo a questa parte, perché coerenti alla teoria della relatività generale di Albert Einstein.

Per quanto il mondo della ricerca abbia compiuto importanti passi in avanti con i wormhole simulati (o “olografici”), un wormhole reale non è mai stato generato in laboratorio, né individuato nel cosmo, finora.

Ora, Hatim Salih, fisico quantistico e ricercatore onorario ai Quantum Engineering Technology Labs dell’università di Bristol, ha presentato una potenziale tabella di marcia per raggiungere questo obiettivo mitologico.

"Immagina se una coscienza, come una potente IA, fosse copiata in un oggetto quantistico,” racconta Salih in chiamata con Motherboard, descrivendo un’applicazione speculativa futura di questa tecnologia. “Se controporti ognuno dei qubit, se li trasporti da un posto all’altro—e se questa cosa è capace di esperienza soggettiva—allora potrebbe dirti cosa si prova ad attraversare un wormhole.”

Salih, che è anche co-fondatore della startup DotQuantum, immagina di creare un wormhole percorribile con un computer quantistico particolare, che potrebbe fornire “la prova schiacciante dell’esistenza di una realtà fisica nascosta,” stando allo studio.

“La chiave è l’uso di tecnologie e componenti disponibili già oggi,” dice Salih, riferendosi alla sua proposta di esperimento. “La speranza è che entro i prossimi tre o quattro anni avremo costruito il prototipo.”

Il concetto fondamentale dietro lo studio è la “controportazione,” che è una crasi coniata da Salih dalle parole “controfattuale” e “trasporto.” Se la parte relativa al trasporto è relativamente intuitiva, la componente controfattuale deriva da un concetto chiamato comunicazione controfattuale, che è un modo per inviare un messaggio tra due punti senza scambio di particelle. Per spiegarlo con una metafora comprensibile, pensate alla lucina del motore di un’auto, che non lampeggia nel cruscotto: non sta emettendo nulla, ma sta comunque trasmettendo un’informazione, ovvero che il motore non ha problemi. Questa è comunicazione controfattuale.

La controportazione è in qualche modo simile al teletrasporto quantistico, che avviene su scala atomica. Nel mondo quantistico, una particella può legarsi ad altre particelle molto distanti, riuscendo così a trasferire, o teleportare, le sue informazioni ad altre particelle, essenzialmente copiandosi altrove prima di disintegrarsi nella posizione originaria. Per poter dimostrare il teletrasporto quantistico in laboratorio, gli scienziati devono disporre di oggetti legati da entanglement quantistico (come i fotoni) e poi distribuirli in diversi punti, un processo che prevede il movimento delle particelle nello spazio.

La controportazione, invece, raggiunge lo stesso trasporto scorporato nello spazio, senza una configurazione pre-entanglement. In sostanza, gli scienziati inviano luce (che è un’onda nel reame quantistico) attraverso un sistema quantistico congelato in stato “off” da osservazione costante, dove la luce colpisce dei rilevatori in modo prevedibile. Questo permette agli scienziati di ricostruire informazioni sull’altro capo del movimento senza doverlo attivare o dover inviare elettricità o particelle. In altre parole, è più simile all’idea di teletrasporto a cui ci ha abituati la fantascienza, in cui oggetti sembrano scomparire in un punto e ricomparire in un altro, senza alcuna traccia di scambio di particelle.

“La controportazione permette di raggiungere lo scopo finale della ricostituzione dell’oggetto nello spazio, ma possiamo verificare che non c’è stato passaggio,” spiega Salih. “Questo è fondamentale per altre importanti considerazioni e conseguenze, perché possiamo esaminare grandi temi di fisica, per esempio, sotto una luce nuova e diversa.”

Salih ha iniziato a sviluppare il concetto di una comunicazione senza scambio di particelle dieci anni fa, e da allora è stato dimostrato in condizioni di laboratorio da un team di scienziati in Cina che è riuscito a inviare un’immagine bitmap da un punto all’altro senza alcuno scambio significativo di particelle.

Dopo questo successo, Salih ha iniziato a lavorare su come applicare lo stesso metodo e concetto a una delle tecnologie più attese e attualmente in sviluppo: il quantum computing.

In teoria, i computer quantistici possono sfruttare i principi della meccanica quantistica per superare la velocità di elaborazione dei computer attuali milioni di volte, riuscendo a risolvere una varietà di problemi al momento irrisolvibili.

Questo tipo di computer si basa sui qubit, che sono bit quantistici analoghi ai bit binari usati nei computer normali. Ma mentre molti scienziati stanno sviluppando computer quantistici che scambiano particelle durante i loro calcoli, Salih immagina un computer senza scambi che possa raggiungere la controportazione, con una diversa classe di processori.

“Il quantum computing ha un solo obiettivo principale: la velocità. Tutto qui,” dice Salih. “Il mio progetto non è più veloce. Anzi, il calcolo quantistico senza scambio è significativamente più lento. Ma non ci interessa. Il punto è che se gli input non si parlano, puoi vedere effetti che non appaiono nel quantum computing normale.”

Il computer senza scambio sfrutterebbe il potere della controportazione per produrre un wormhole percorribile, per quanto questo ponte funzionerebbe strettamente a livello locale. A differenza dei wormhole di finzione, la versione sperimentale non permetterebbe di spostarsi istantaneamente tra luoghi distanti, perché la controportazione è ben più lenta della velocità della luce.

Eppure, presupponendo che il wormhole possa essere creato, permetterebbe di inviare segnali, o oggetti, attraverso un vero ponte nello spazio-tempo. Condizioni simili permetterebbero alla comunità scientifica di sondare la realtà stessa—e persino di guardare dall’interno un vero wormhole.

“Puoi inviare un oggetto quantistico impresso su un atomo,” che è “ricostituito attraverso” il wormhole, dice Salih. “Da qui è possibile generalizzare, perché se hai un oggetto fatto di una rete di questi oggetti, e controporti ognuno di essi, allora avrai controportato l’intera cosa. È scalabile.”

Inviare oggetti, o persino coscienze IA, attraverso un wormhole, sono ovviamente possibilità incredibili che aprirebbero l’intero genere letterario dei viaggi nel tempo a una nuova dimensione. Ad ogni modo, ci vorrà ancora molta ricerca e sperimentazione per far diventare realtà questa visione di un vero wormhole. Per raggiungerla, Salih spera che il progetto possa un giorno portare a una nuova forma di quantum computing con molte applicazioni scientifiche.