Prima dimostrazione di teletrasporto quantistico su cavi Internet trafficati

Roma –  Ingegneri della Northwestern University hanno dimostrato per la prima volta il successo del teletrasporto quantistico su un cavo in fibra ottica che trasporta già traffico Internet. La scoperta, pubblicata sulla rivista Optica, suggerisce la possibilità di poter combinare la comunicazione quantistica con i cavi Internet esistenti, semplificando l’infrastruttura attualmente richiesta per applicazioni di rilevamento distribuito o l’elaborazione quantistica. “Il nostro lavoro”, ha dichiarato Prem Kumar, professore di ingegneria elettrica e informatica alla McCormick School of Engineering della Northwestern, dove dirige il Center for Photonic Communication and Computing, “mostra che ci stiamo avvicinando a un percorso verso reti quantistiche e classiche di prossima generazione che condividono un’infrastruttura in fibra ottica unificata. Questo favorirà anche il passaggio a un livello superiore delle comunicazioni quantistiche”. Ostacolato solo dalla velocità della luce, il teletrasporto quantistico potrebbe rendere le comunicazioni quasi istantanee, grazie a un processo che sfrutta l’entanglement quantistico, una tecnica in cui due particelle sono collegate, indipendentemente dalla distanza tra loro. Le particelle entangled sembrano infatti in grado di scambiare informazioni senza trasportarle fisicamente, come avviene invece nelle normali particelle. “Nelle comunicazioni ottiche tutti i segnali vengono convertiti in luce”, ha spiegato Kumar. “Mentre i segnali convenzionali per le comunicazioni classiche comprendono in genere milioni di particelle di luce, le informazioni quantistiche utilizzano singoli fotoni”. Era opinione comune che i fotoni si sarebbero alienati all’interno di cavi pieni di milioni di particelle di luce che trasportano le comunicazioni classiche, pertanto per ovviare a questo problema gli ingegneri dopo aver condotto studi su come la luce si disperde all’interno dei cavi in fibra ottica, sono andati alla ricerca di una lunghezza d’onda di luce meno trafficata in cui posizionare i fotoni. Quindi, hanno aggiunto filtri speciali per ridurre il rumore del normale traffico Internet e infine installato un cavo in fibra ottica lungo 30 chilometri con un fotone a entrambe le estremità da cui hanno inviato simultaneamente informazioni quantistiche e traffico Internet. In ultimo hanno valutato la qualità delle informazioni quantistiche all’estremità ricevente durante l’esecuzione del protocollo di teletrasporto, effettuando misurazioni quantistiche nel punto intermedio. I ricercatori hanno così scoperto che le informazioni quantistiche venivano trasmesse con successo, anche in caso di un intenso traffico Internet. Prossimo obiettivo degli ingegneri è estendere gli esperimenti su distanze maggiori e provare a utilizzare due coppie di fotoni entangled, anziché una sola, per dimostrare lo scambio entangled che potrà portare ad applicazioni quantistiche distribuite. Mentre attualmente si sta esplorando la possibilità di condurre esperimenti su cavi ottici interrati nel mondo reale anziché su bobine in laboratorio. “Il teletrasporto quantistico ha la capacità di fornire connettività quantistica in modo sicuro tra nodi geograficamente distanti”, ha concluso Kumar. “Fino ad ora si riteneva impensabile poter costruire infrastrutture specializzate per inviare particelle di luce, ma scegliendo correttamente le lunghezze d’onda, non sarà più necessario mettere a punto nuove infrastrutture. Le comunicazioni classiche e le comunicazioni quantistiche possono infatti coesistere”.(30Science.com)