Nel 2024, un team di ricercatori statunitensi ha raggiunto un traguardo straordinario nel campo delle comunicazioni quantistiche. Sono riusciti a teletrasportare con successo uno stato quantistico della luce attraverso oltre 30 chilometri di cavo in fibra ottica, il tutto mentre si trovavano immersi in un intenso traffico di dati internet. Questo risultato, un tempo considerato impossibile, rappresenta un passo significativo verso la creazione di una rete di calcolo quantistico interconnessa. Inoltre, promette avanzamenti nella crittografia e in metodi innovativi di rilevamento. Sebbene questa scoperta non consenta di teletrasportarsi al lavoro per evitare il traffico mattutino, rappresenta un progresso fondamentale nel campo delle comunicazioni quantistiche. Prem Kumar, ingegnere informatico della Northwestern University e leader dello studio, ha dichiarato: “Il nostro lavoro dimostra una via verso reti quantistiche e classiche di nuova generazione che condividono un’infrastruttura in fibra ottica unificata. Questo progresso apre la porta a nuove opportunità nel campo delle comunicazioni quantistiche.”
Il Concetto di Teletrasporto Quantistico
Il teletrasporto quantistico, sebbene possa evocare immagini dei sistemi di trasporto di Star Trek, è un processo ben più complesso. Questo fenomeno implica la trasmissione delle possibilità quantistiche di un oggetto da una posizione a un’altra, distruggendo con precisione l’oggetto originale e replicando il suo stato in un oggetto simile in un luogo diverso. Nonostante le misurazioni effettuate sui due oggetti sigillino i loro destini in un istante preciso, il processo di intrecciare le loro identità quantistiche richiede comunque l’invio di un’onda di informazione tra i due punti nello spazio. Gli stati quantistici, simili a una nuvola di zucchero filato sotto la pioggia primaverile, sono fragili e rischiano di dissolversi nella realtà poco dopo la loro creazione. Le onde elettromagnetiche e il movimento delle particelle in collisione possono rapidamente portare alla decoerenza, riducendo il significato quantistico se non vengono protetti adeguatamente.
alphaspirit it/Canva
Le Sfide del Teletrasporto Quantistico
Proteggere gli stati quantistici all’interno di computer è una sfida, ma inviare un singolo fotone attraverso fibre ottiche affollate di transazioni bancarie, video e messaggi di testo, mantenendo intatto il suo stato quantistico, è un compito ben più arduo. Potremmo paragonarlo a lanciare un delicato zucchero filato quantistico nel Mississippi e sperare che arrivi intatto. Per salvaguardare il prezioso stato del loro fotone solitario, il team di Kumar ha impiegato una serie di tecniche innovative, tra cui:
- Restringere il canale del fotone
- Ridurre al minimo le possibilità di dispersione
- Minimizzare la mescolanza con altre onde
“Abbiamo studiato attentamente come la luce viene dispersa e posizionato i nostri fotoni in un punto strategico dove quel meccanismo di dispersione è minimizzato,” ha spiegato Kumar. “Abbiamo scoperto che potevamo eseguire comunicazioni quantistiche senza interferenze dai canali classici che sono presenti simultaneamente.”
Il Futuro delle Comunicazioni Quantistiche
Sebbene altri gruppi di ricerca abbiano già trasmesso informazioni quantistiche insieme a flussi di dati classici in simulazioni di internet, il team di Kumar si distingue per essere il primo a teletrasportare uno stato quantistico in un contesto di flusso internet reale. Ogni test condotto suggerisce che l’emergere di un internet quantistico è inevitabile, fornendo agli ingegneri informatici un nuovo set di strumenti per misurare, monitorare, crittografare e calcolare il nostro mondo in modi senza precedenti. “Il teletrasporto quantistico ha la capacità di fornire connettività quantistica in modo sicuro tra nodi geograficamente distanti,” ha affermato Kumar. Tuttavia, molti hanno a lungo ritenuto che nessuno avrebbe costruito un’infrastruttura specializzata per inviare particelle di luce. “Se scegliamo correttamente le lunghezze d’onda, non dovremo costruire nuove infrastrutture. Le comunicazioni classiche e quelle quantistiche possono coesistere.” Questa ricerca è stata pubblicata sulla rivista Optica, e una versione precedente di questo articolo è stata diffusa nel dicembre 2024.
