Luglio 5, 2022

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Grande svolta verso Internet quantistico

Un’immagine fornita il 25 maggio dalla Delft University of Technology mostra i ricercatori che creano una rete di nodi quantistici di teletrasporto MARIEKE DE LORIJN.

I ricercatori hanno compiuto un passo importante verso una Internet quantistica super sicura, creando una rete rudimentale per lo scambio di informazioni teletrasportandosi tre volte, hanno rivelato in uno studio mercoledì.

L’Internet quantistica – che non dovrebbe vedere la luce per dieci anni – sarà una rete su larga scala che connette gli utenti tramite nuove applicazioni ed è “impossibile da realizzare con il web classico”, spiega Ronald Hanson della Delft University (Paesi Bassi) , coautore di questo lavoro.Pubblicato sulla rivista Nature.

Le informazioni non verranno scambiate sotto forma di bit classici – 0 e 1 nella base di calcolo – ma sotto forma di bit quantistici (qubit).

Questi qubit sfruttano le leggi della fisica quantistica, che governano il mondo su scala estremamente ridotta. Una di queste proprietà è l’entanglement, chiamato anche entanglement, uno strano fenomeno in cui due particelle entangled si comportano in modo identico indipendentemente dalla loro distanza: come se fossero legate insieme da un filo invisibile, condividevano lo stesso stato.

Così lo stato del qubit entangled è condiviso con l’altro, e la coordinazione tra loro è così perfetta che si parla di teletrasporto: in teoria, qualsiasi modifica delle proprietà dell’uno cambia istantaneamente le proprietà dell’altro, anche all’altra estremità della Terra.

Attualmente i bit quantistici possono essere trasmessi su fibre ottiche, ma il teletrasporto rimane limitato: dopo un centinaio di chilometri, il segnale è debole o addirittura mancante. Se vogliamo preservare l’entanglement end-to-end, i qubit devono essere direttamente correlati a una “catena” quantistica.

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– Alice, Bob e Charlie –

Questo è lo sfruttamento descritto nello studio della natura, attraverso il quale gli scienziati hanno introdotto una sequenza, al fine di estendere il raggio di contatto. Quantum Communication, che era limitata a due attori conosciuti come Alice e Bob, ora può contare su un terzo personaggio, Charlie.

L’esperimento è stato condotto in due laboratori di QuTech, una collaborazione tra la Delft University of Technology e l’organizzazione olandese di scienze applicate TNO.

I qubit a base di diamante sono racchiusi in un circuito composto da tre interconnessioni chiamate “nodi quantici”. I nodi di Alice e Bob si trovano in due laboratori a diversi metri di distanza e sono collegati da fibra ottica, allo stesso modo Bob è direttamente collegato a Charlie. Alice e Charlie non possono parlarsi ora.

I ricercatori hanno prima intrecciato nodi fisicamente collegati (il marito di Alice, Bob, e il marito di Bob, Charlie). Ha quindi usato Bob come intermediario e, attraverso il processo di scambio di grovigli, è stato in grado di coinvolgere Alice e Charlie.

Sebbene non fossero fisicamente imparentati, gli ultimi due sono stati in grado di scambiarsi un messaggio diretto. Anche il segnale era di ottima qualità, senza alcuna perdita, una sfida data l’estrema instabilità del qubit.

E questa trasmissione ha potuto avvenire con la massima segretezza, come richiesto dalle leggi del quantum: con l’entanglement, qualsiasi tentativo di intercettare o intercettare il messaggio cambia automaticamente i qubit, distruggendo il messaggio stesso.

Questa prima rete embrionale di teletrasporto quantistico apre la strada a connessioni su larga scala: dimostra su scala di laboratorio il principio di un ripetitore quantistico affidabile – il famoso Bob – che può essere posizionato tra due nodi a 100 chilometri di distanza, aumentando così la potenza. dal riferimento.

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L’innovazione descritta in Nature rappresenta una “vittoria per le scienze di base” e una “soluzione realistica per portare la fisica quantistica applicata al livello successivo”, gli scienziati accolgono con favore in un commento “News & Views” pubblicato a margine dello studio su Nature .

Parlando di Internet quantistico, il fisico Ronald Hanson ha descritto un universo in cui le comunicazioni sarebbero “ultra-sicure”, un computer quantistico accessibile nel cloud con “la privacy dei nostri dati garantita da +naturali + leggi della fisica, una rete di sensori sensibili…”.

Trovare applicazioni per una rete quantistica è “un’area di ricerca in sé”, aggiunge il ricercatore, che spera di vedere nascere questo nuovo mondo “in meno di 20 anni”.