Roma – “Questo nuovo risultato apre la strada all’uso di fibre commerciali con traffico dati per realizzare la quantum internet del domani, consentendo comunicazioni più sicure e reti di elaboratori quantistici a scala geografica”. Giuliana Siddi Moreau, ricercatrice CRS4 esperta di Quantum Computing, spiega così la scoperta dei ricercatori della Northwestern University che sono riusciti a realizzare un teletrasporto quantistico su un cavo in fibra ottica che trasporta già traffico Internet.
“Il teletrasporto quantistico – spiega Siddi Moreau – è un processo della fisica quantistica che consente di trasmettere le proprietà esatte di una particella quantistica a un’altra particella in una posizione diversa, “teletrasportando” di fatto il suo stato quantistico. Tuttavia, non si tratta di un teletrasporto come quello che si vede nella fantascienza: nessuna particella viene effettivamente spostata. Per implementarlo servono tre particelle: la particella che si vuole teletrasportare (A) ; Una particella a destinazione (B) e Una particella messa in entanglement con B (C). Il processo prevede tre passi: effettuare misurazioni precise della particella A e della particella “entangled” C; inviare i risultati delle misure attraverso un canale di comunicazione classico (come una normale linea telefonica o un segnale radio) e infine utilizzare le informazioni ricevute all’altro capo per manipolare la particella B, rendendola identica alla particella A originale. Il punto chiave è che lo stato quantistico originale viene distrutto nel processo: si tratta più di un trasferimento che di una copia. Questo segue il teorema della non clonazione quantistica, secondo il quale è impossibile creare una copia identica di uno stato quantistico sconosciuto. Il teletrasporto quantistico è un’operazione fondamentale per le reti quantistiche, ma non non era stata ancora dimostrata la sua fattibilità nelle fibre popolate da segnali ottici convenzionali ad alta velocità per la trasmissione dei dati.
Una sfida fondamentale nel teletrasporto quantistico su fibra è che i fotoni possono essere assorbiti o dispersi nella fibra, con conseguente perdita di segnale. Per questo motivo, molti esperimenti recenti combinano reti in fibra con comunicazioni quantistiche via satellite per coprire distanze maggiori”.
“Questo esperimento continua la ricercatrice – invece combina vari approcci utilizzati nella coesistenza quantistica-classica ad alta potenza per consentire di realizzare una rete quantistica in fibre che trasportano del traffico dati intenso.
Per rendere questo possibile sono stati generati fotoni con lunghezze d’onda in una banda particolare per minimizzare la degradazione degli stati quantistici causata dal rumore generato dall’interazione anelastica della luce con la materia. Nel nodo del ricevitore quantistico, viene effettuato un filtraggio spettrale a banda stretta e un filtraggio temporale a rilevamento di coincidenza per isolare unicamente i fotoni rilevanti per il teletrasporto quantistico.
“In passato ha concluso – erano state realizzate altre dimostrazioni di teletrasporto quantistico in reti urbane: nel 2016 i ricercatori dell’Università di Calgary hanno dimostrato il teletrasporto quantistico su una infrastruttura in fibra ottica spenta di 6,2 km; nel 2020, un team guidato da ricercatori del Fermilab e del Caltech ha ottenuto il teletrasporto quantistico su 44 chilometri di fibra spenta con una fedeltà superiore al 90% utilizzando memorie quantistiche e rivelatori quantistici all’avanguardia per mantenere la coerenza su tali distanze. Ad ottobre scorso TuDelft ha dimostrato di poter realizzare una quantum internet connettendo tre nodi di rete con piccoli processori quantistici a scala metropolitana (circa 25Km in tutto) su fibra dedicata. Questo nuovo risultato apre la strada all’uso di fibre commerciali con traffico dati per realizzare la quantum internet del domani, consentendo comunicazioni più sicure e reti di elaboratori quantistici a scala geografica”.(30Science.com)
