Fisica quantistica e “viaggi nel tempo”: il paradosso di Interstellar entra in laboratorio

I viaggi nel tempo sono da sempre un pilastro della fantascienza, ma la fisica teorica sta iniziando a esplorare terreni che un tempo avremmo relegato alle sceneggiature hollywoodiane. Uno studio recente (in via di pubblicazione su Physical Review Letters) illustra come, teoricamente, sia possibile inviare informazioni nel passato sfruttando le paradossali leggi della meccanica quantistica. Un meccanismo che, per ammissione degli stessi ricercatori, ricorda da vicino la trama del film Interstellar.

Non stiamo parlando di salire su una DeLorean per stringere la mano a Giulio Cesare, ma di una questione molto più concreta e interessante per la teoria dell’informazione: la trasmissione di dati a ritroso nel tempo attraverso i quanti.

La teoria: dalla Relatività ai Quanti

Sorprendentemente, le leggi della fisica non vietano i viaggi nel tempo. La Relatività Generale di Einstein ammette l’esistenza delle cosiddette Curve Chiuse di Tipo Tempo (CTC), ovvero percorsi nello spaziotempo che si ripiegano su se stessi, tornando al punto di partenza nel passato.

Il problema ostico è puramente ingegneristico: per creare una CTC su scala macroscopica servirebbe una quantità di energia letteralmente infinita per distorcere la gravità. Tuttavia, scendendo nell’infinitamente piccolo, il panorama cambia.

Come inviare un messaggio nel passato

Tutto si basa sull’entanglement quantistico, quel fenomeno che Einstein definì con una punta di fastidio “spettrale azione a distanza”. Quando due particelle sono entangled (intrecciate), ciò che accade all’una influenza istantaneamente l’altra, indipendentemente dalla distanza che le separa nello spazio. O, secondo questa nuova prospettiva, nel tempo.

Ecco come gli scienziati, tra cui il Prof. Seth Lloyd del MIT e il Dr. Kaiyuan Ji della Cornell University, descrivono il processo:

• Creazione del canale: Si crea un sistema con due particelle intrecciate.
• Formazione del loop: A livello quantistico, queste particelle possono simulare una Curva Chiusa di Tipo Tempo.
• Retroazione: Alterare lo stato di una particella nel “futuro” crea un cambiamento nell’altra nel “passato”, inviando di fatto un’informazione a ritroso.
• Il trucco della memoria: Come nel film Interstellar, se chi invia il messaggio dal futuro ricorda in che modo il ricevente ha faticato a decodificarlo nel passato, può ottimizzare la codifica prima di inviarlo. Questo permette di trasmettere un messaggio leggibile anche attraverso un canale quantistico molto “rumoroso”. Praticamente un paradosso temporale permetteremme l’invio del messaggio.

Possiamo già cercare messaggi inviati dal futuro?

La risposta, per deludere i complottisti e tranquillizzare i fisici, è no. Non possiamo semplicemente accendere un’antenna e sperare di captare i numeri vincenti della lotteria di domani.

Il motivo è squisitamente tecnico: per ricevere un messaggio dal futuro, è necessario possedere oggi una metà della coppia di particelle entangled che verrà utilizzata per trasmettere il messaggio domani. È come avere un telefono diretto, ma senza rete pubblica: se ieri non abbiamo costruito e conservato con estrema cura il nostro ricevitore quantistico (mantenendo la coerenza del sistema), i nostri discendenti di domani non avranno alcun terminale a cui inviare l’informazione.

Per poter comunicare dal futuro dovremmo già ora identificare l’insieme di quanti “Entangled” , collegati, che in futuro potrebbero essere utilizzati per comunicare. Sino a questo momento questo passaggio non è stato effettuato quindi nel futuro non sanno come trasmettere le informazioni. Questo è lo stesso motivo per cui non possiamo mandare un messaggio a Giulio Cesare dicendogli di guardarsi dalle Idi di Marzo…

Inoltre, il sistema simulato nel 2010 e ampliato in questi studi (che equivale a inviare un fotone pochi nanosecondi nel passato) serve più che altro a comprendere come le informazioni si conservano e si trasmettono nei computer quantistici. La vera utilità di queste scoperte non è la correzione degli errori storici, ma lo sviluppo di canali di comunicazione quantistica ultra-sicuri e in grado di auto-correggersi compensando il rumore di fondo. Comunque, se identifficheremo dei quanti, potremmo lasciarli ai nostri posteri per mandarci una schedina vincente…

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