Entaglement quantistico: dove è applicato nelle tecnologie che usiamo tutti i giorni

L’entanglement quantistico, uno dei fenomeni più affascinanti della meccanica quantistica, sta trovando applicazioni in diverse aree tecnologiche moderne. Ecco alcune delle più importanti invenzioni o strumenti che sfruttano l’entanglement quantistico:

1. Computazione quantistica

• Computer quantistici: I computer quantistici utilizzano qubit che possono esistere in sovrapposizione e correlarsi attraverso l’entanglement. Questo permette loro di risolvere problemi complessi in tempi molto più rapidi rispetto ai computer classici. Ad esempio, Google ha sviluppato un prototipo di computer quantistico (Sycamore) che ha dimostrato una "supremazia quantistica" in alcuni calcoli specifici.

2. Crittografia quantistica

• Crittografia quantistica (QKD - Quantum Key Distribution): La distribuzione di chiavi quantistiche utilizza l’entanglement per garantire una sicurezza assoluta nelle comunicazioni. Se un malintenzionato tenta di intercettare la chiave crittografica, l’entanglement viene disturbato, rendendo immediatamente evidente l’intrusione. Esempi pratici includono i protocolli BB84 e E91.

3. Comunicazione quantistica

• Reti di comunicazione quantistica: Si stanno sviluppando reti di comunicazione quantistica in cui i dati sono trasmessi utilizzando fotoni entangled. Queste reti promettono di essere molto più sicure rispetto alle attuali reti di telecomunicazione. Alcuni esperimenti sono già stati condotti in Cina, come il progetto del satellite quantistico Micius, che ha dimostrato il teletrasporto quantistico tra la Terra e lo spazio.

4. Sensori quantistici

• Sensori ultra-precisi: L’entanglement viene utilizzato nei sensori quantistici per migliorare la precisione nella misurazione di grandezze fisiche come il tempo (orologi atomici), la gravità e i campi magnetici. Questi sensori potrebbero trovare applicazioni in settori come la medicina (diagnostica), la geofisica e l’astronomia.

5. Metrologia quantistica

• Orologi atomici: Gli orologi atomici di nuova generazione stanno iniziando a sfruttare l’entanglement per migliorare la precisione della misurazione del tempo. Questo ha implicazioni per le reti GPS e altre tecnologie di sincronizzazione.

6. Simulazioni quantistiche

• Simulatori quantistici: L’entanglement è alla base delle simulazioni quantistiche, che permettono di modellare sistemi quantistici complessi, come molecole o materiali avanzati. Questa tecnologia potrebbe rivoluzionare la chimica e la scienza dei materiali, permettendo di progettare nuovi farmaci o materiali su misura.

7. Teletrasporto quantistico

• Teletrasporto di informazione: Sebbene non sia il classico "teletrasporto" fantascientifico, l’entanglement viene utilizzato per trasferire istantaneamente informazioni quantistiche tra due punti distanti, un concetto essenziale per le reti di comunicazione quantistica e il calcolo distribuito.

Queste applicazioni sono ancora in fase di sviluppo e ricerca, ma mostrano già un grande potenziale per rivoluzionare molti settori, dalla sicurezza informatica alla tecnologia medica, fino ai trasporti e alla scienza dei materiali.

Per approfondire

La Meccanica Quantistica è presente nelle Tecnologie che usiamo ogni giorno