I ricercatori sono riusciti a eseguire con successo il teletrasporto quantistico – il trasferimento istantaneo di uno stato quantico – attraverso oltre 30 chilometri di cavo in fibra ottica attivo che trasporta regolare traffico Internet. Questa svolta, pubblicata su Optica nel dicembre 2024, dimostra un percorso verso l’integrazione della comunicazione quantistica nell’infrastruttura esistente.
Perché è importante
Il teletrasporto quantistico non riguarda il teletrasporto di persone o dati nel modo in cui lo descrive la fantascienza. Si tratta invece di trasferire lo stato di una particella quantistica. Questo è fondamentale per diversi motivi:
- Comunicazione sicura: Le reti quantistiche offrono una crittografia teoricamente indistruttibile.
- Calcolo distribuito: La connessione di computer quantistici consente un’elaborazione esponenzialmente più veloce.
- Rilevamento avanzato: Misurazioni quantistiche precise possono rivoluzionare campi come la medicina e la scienza dei materiali.
La chiave è che ciò è stato fatto utilizzando linee Internet reali, non configurazioni di laboratorio isolate. I tentativi precedenti erano limitati ad ambienti controllati o simulazioni.
La sfida del teletrasporto nel mondo reale
L’ostacolo principale è la decoerenza – la tendenza degli stati quantistici a collassare nell’informazione classica a causa dell’interferenza ambientale. Pensa a un delicato stato quantistico come a una fragile informazione facilmente distrutta da disturbi anche lievi. Inviarlo attraverso un cavo in fibra ottica ronzante di miliardi di altri segnali (transazioni bancarie, video, e-mail) è come cercare di sussurrare in un uragano.
Prem Kumar della Northwestern University e il suo team hanno superato questo problema:
- Selezione strategica della lunghezza d’onda: Scelta di frequenze specifiche della luce per ridurre al minimo la dispersione e le interferenze.
- Limitazione del canale: Controllare attentamente il percorso del fotone per ridurre le interazioni indesiderate.
Come spiega Kumar, “Abbiamo studiato attentamente il modo in cui la luce viene diffusa e abbiamo posizionato i nostri fotoni in un punto giudizioso in cui il meccanismo di diffusione è ridotto al minimo”.
Come funziona (semplificato)
Il teletrasporto quantistico non implica lo spostamento della particella reale. Sfrutta invece l’entanglement quantistico, una spettrale connessione tra due particelle, indipendentemente dalla distanza.
- Viene misurato lo stato della particella originale, distruggendo l’originale.
- La misurazione viene inviata (classicamente) al destinatario.
- La particella partner entangled viene quindi forzata nello stesso stato.
Questo non è un viaggio più veloce della luce; le informazioni viaggiano ancora alla velocità della luce. Tuttavia, consente un trasferimento stato sicuro e istantaneo.
Il futuro delle reti quantistiche
Questo esperimento rappresenta un passo importante verso l’Internet quantistica. L’implicazione è che non abbiamo bisogno di rivedere le infrastrutture esistenti per costruire reti quantistiche. Le comunicazioni quantistiche e classiche possono coesistere sulle stesse linee in fibra se le lunghezze d’onda sono gestite correttamente.
“Molte persone hanno a lungo dato per scontato che nessuno avrebbe costruito infrastrutture specializzate per inviare particelle di luce. Se scegliamo correttamente le lunghezze d’onda, non dovremo costruire nuove infrastrutture. Le comunicazioni classiche e le comunicazioni quantistiche possono coesistere.” – Prem Kumar
Ciò rende molto più realizzabile un’internet quantistica pratica, accelerando lo sviluppo di tecnologie che si basano sulla connettività quantistica. La ricerca suggerisce che l’Internet quantistica non è più un sogno lontano ma una realtà in rapido avvicinamento.
