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TECNOLOGIA: LE FRONTIERE DELL'INFORMATICA

Bonifico sicuro? C'è la fisica dei quanti

Chiara Palmerini  25/2/2005

Le bizzarre regole di questa scienza hanno ricadute concrete nel futuro dei computer. Lo spiega a Panorama uno degli scienziati all'avanguardia nel settore.

Le notizie dal mondo della fisica quantistica suonano a volte un po' surreali. Lo scorso agosto, particelle di luce sono state teletrasportate da una riva all'altra del Danubio, attraverso una fognatura. A Vienna, quattro mesi prima, un trasferimento di denaro tra due banche è stato reso segreto con una chiave a crittografia quantistica. L'anima di entrambi questi esperimenti è Anton Zeilinger, professore di fisica all'Università di Vienna, possibile candidato al premio Nobel secondo alcuni colleghi. Nel 1997 si erano sprecati i paragoni con Star Trek quando, in contemporanea con un altro gruppo dell'Università di Roma, Zeilinger era riuscito per la prima volta a teletrasportare fotoni, per una distanza inferiore a un metro.

Le idee controintuitive sono il pane quotidiano della fisica dei quanti. Proprio queste stranezze, il fatto per esempio che certe particelle esistano solo nel momento in cui le osserviamo, avevano messo a disagio Albert Einstein, che con la celebre frase «Dio non gioca a dadi» si era rifiutato di credere che questa teoria potesse essere una descrizione completa del mondo. Oggi è senz'altro una teoria di successo: tecnologie come il laser o i semiconduttori sono il diretto risultato della meccanica quantistica. E altre applicazioni impensate stanno uscendo dai laboratori.

Da uno degli strani principi della teoria, ovvero che due particelle intrecciate («entangled» in inglese) acquistano istantaneamente le stesse proprietà nel momento in cui una sola viene misurata, sono derivate le prime applicazioni della crittografia quantistica: i sistemi per trasmettere informazioni con una segretezza che sfida anche la capacità di computazione dei supercomputer esistenti e di quelli che potrebbero un giorno essere inventati. Zeilinger cerca di rendere familiare a tutti questo mondo alla rovescia nel libro che sta per uscire per la Einaudi, Il velo di Einstein.

Lei ha scritto che con la fisica quantistica è stato amore a prima vista, fin da quando era uno studente. Ma si dice anche convinto che chiunque sia in grado di capire perché questo settore affascina i fisici. Può provare a spiegarlo?
L'intera teoria si riduce a un'unica equazione matematica (quella di Erwin Schrödinger) che contiene pochi simboli, è breve, non è complicata e spiega in modo nuovo e completo molti fenomeni naturali. L'equazione dice che tutta la materia, non solo la luce, esiste anche sotto forma di onda; e questo implica che la materia stessa possa essere descritta solo in termini probabilistici. Di un evento futuro nel mondo subatomico quindi si può conoscere solo la probabilità, non dire quale sarà il futuro. Inoltre, l'atto stesso di volerlo determinare in qualche modo lo modifica. Come nell'arte, insomma, con pochi colpi di pennello l'equazione di Schrödinger esprime un'immensa complessità. Questa è la bellezza della fisica: essere semplici quanto più possibile.

Qualcuno ha detto che con la meccanica quantistica i fisici finiscono per somigliare a filosofi. Pensa sia vero?
Non devi essere un filosofo per diventare un fisico. Ci sono molti fisici che fanno un ottimo lavoro senza essere interessati a questioni filosofiche. Comunque, se vuoi veramente capire le cose a un livello fondamentale, allora è vero che devi avere un interesse filosofico. È anche vero che, sfortunatamente, molti filosofi oggi sono conservatori, non amano pensare in modi nuovi. E questa è forse una delle ragioni per cui i fisici stessi alla fine devono cominciare a pensare come filosofi. Però per capire quello che la fisica moderna dice devi diventare un fisico, non c'è altra strada.

La fisica quantistica è il regno delle cose più strane e lontane dal mondo di tutti i giorni, ma nello stesso tempo ci sta dando applicazioni molto concrete.
Questa infatti è stata una grossa sorpresa per me. Quando ho cominciato a lavorare con esperimenti fondamentali di fisica quantistica, trent'anni fa, non mi aspettavo che sarebbero stati di qualche utilità. Poi, improvvisamente, è venuta fuori l'idea della crittografia quantistica e dei computer quantistici. Gli stessi esperimenti filosofici su cui stavo lavorando trent'anni fa ora possono essere usati: nessuno se lo aspettava. E ciò è molto importante perché fa capire che quando i politici chiedono agli scienziati di produrre con le loro ricerche qualcosa di utile, forse non è una buona idea: le cose davvero utili non sono prevedibili. La crittografia quantistica non è stata prevista da nessuno. Sono stato abbastanza fortunato da partecipare a questi esperimenti fin dall'inizio e assolutamente nessuno (conosco tutti nel campo) pensava che sarebbero serviti a qualche cosa.

Può parlare di questi esperimenti dai risvolti pratici?
In uno abbiamo trasferito dei soldi a Vienna, dal municipio al quartier generale di una banca, usando particelle di luce (fotoni) «entangled», in coppia, per inviare informazioni in segreto. Usando una sequenza di questi fotoni siamo sicuri di possedere una chiave che non può essere copiata o intercettata. Una potenziale spia, intercettando i fotoni, per il principio di indeterminazione di Heisenberg ne cambierebbe il comportamento, lasciando una traccia e allertando mittente e destinatario. In un altro esperimento abbiamo teletrasportato lo stato quantistico di un fotone sull'altra sponda del Danubio.

Il teletrasporto solletica la fantasia. La scienza oggi lo esclude in principio?
Non ci sono molte cose che la scienza può escludere in principio. Il teletrasporto di oggetti grandi è ancora fantascienza: troppo complicato. Con le conoscenze di oggi è da escludere, ma non si sa mai. Ci vorrebbe qualche idea completamente nuova, che al momento non abbiamo. Non oso dire che è impossibile in principio, perché la fisica può sempre cambiare.

Einstein suonava il violino. Lei suona il violoncello. È un buon musicista?
Non direi che sono un buon musicista. Ma neppure Einstein lo era.