Un importante traguardo è stato raggiunto da un team di ricercatori provenienti dall’Università del Tennessee a Chattanooga, insieme al Laboratorio Nazionale di Oak Ridge (ORNL) e alla compagnia di servizi pubblici EPB. Essi hanno recentemente sviluppato e testato con successo la prima trasmissione di un segnale quantistico entangled su una rete commerciale, aprendo la strada alla creazione di una rete internet quantistica più sicura ed efficiente rispetto alle attuali.
Il calcolo quantistico e i qubit
Il calcolo quantistico si basa sull’utilizzo dei qubit, ovvero i bit quantistici, che differiscono dai tradizionali bit binari per la loro capacità di esistere in più stati contemporaneamente. Questo permette di codificare combinazioni di valori fisici in un’unica entità. Inoltre, i qubit possono essere entangled, consentendo la trasmissione di informazioni da un punto all’altro senza la necessità di un viaggio fisico. Questo fenomeno, noto come teletrasporto quantistico, rappresenta un elemento fondamentale per le reti basate sulla tecnologia quantistica.
Utilizzo dei fotoni e sfide ambientali
Nel contesto di questa innovazione, particelle di luce o fotoni vengono impiegati come qubit nelle loro forme polarizzate e trasmessi attraverso cavi in fibra ottica già esistenti, simili ai dati utilizzati nel calcolo classico. Tuttavia, variazioni nelle condizioni ambientali come vento, umidità e temperatura possono influenzare la polarizzazione della luce e interferire con i segnali trasmessi.
Soluzioni innovative e compensazione automatica della polarizzazione
Per affrontare queste sfide, i ricercatori di Chattanooga e ORNL hanno collaborato per sviluppare soluzioni innovative. Joseph Chapman, esperto di ricerca quantistica presso ORNL, ha sottolineato che molte soluzioni precedenti non erano adatte a tutti i tipi di polarizzazione e richiedevano compromessi come il ripristino periodico della rete, un aspetto poco pratico per gli utenti che necessitano di una connessione sempre attiva.
- Insieme a Muneer Alshokwan, un altro ricercatore di ORNL, Chapman ha implementato con successo la compensazione automatica della polarizzazione (APC) per stabilizzare la polarizzazione delle onde luminose trasmesse sulla rete in fibra ottica di EPB.
- Questo sistema è in grado di ridurre le interferenze causate da fattori esterni come il vento e la temperatura.
- Utilizzando segnali di riferimento generati da laser, è stato possibile monitorare costantemente la polarizzazione trasmessa, grazie all’utilizzo di un metodo chiamato rilevamento eterodino.
Tomografia del processo quantistico e trasmissione dei segnali
Attraverso l’impiego della tomografia del processo quantistico assistita dall’entanglement, i ricercatori hanno valutato le proprietà del canale quantistico, confermando la stabilità delle trasmissioni con l’aggiunta dell’APC e un livello di rumore minimo. Questo approccio, come sottolineato da Chapman, consente di controllare qualsiasi tipo di polarizzazione senza la necessità di interruzioni periodiche della rete.
Trasmissione dei segnali quantistici entangled
Grazie a queste innovazioni, i team hanno con successo trasmesso segnali quantistici entangled tra i nodi del campus dell’Università del Tennessee a Chattanooga e altri due nodi della rete quantistica di EPB, distanti circa mezzo miglio l’uno dall’altro. Questa dimostrazione ha garantito una stabilizzazione rapida dei segnali quantistici, con un uptime del 100%, assicurando una connessione continua e senza interruzioni per gli utenti coinvolti.
Prospettive future e collaborazioni
Attualmente, i ricercatori hanno depositato una domanda di brevetto per il loro approccio e stanno lavorando per migliorare ulteriormente le prestazioni della rete, aumentando la larghezza di banda e implementando ulteriori meccanismi di compensazione per garantire un funzionamento ottimale indipendentemente dalle condizioni ambientali. David Wade, CEO di EPB, ha sottolineato l’importanza della collaborazione con istituzioni come ORNL per continuare a potenziare la Rete Quantistica di EPB, rendendola una risorsa sempre più preziosa per ricercatori, startup e clienti accademici.
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