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Battuto il record di comunicazione quantistica a lunga distanza

Un’azienda informatica sostenuta dall’UE ha testato comunicazioni quantistiche su fibre ottiche lunghe 600 km, il che rappresenta un grande passo avanti verso lo sviluppo di una rete Internet quantistica.

Economia digitale

Il traguardo raggiunto dal Cambridge Research Laboratory di Toshiba Europe è una pietra miliare nella comunicazione quantistica a lunga distanza, testata per la prima volta su fibre ottiche lunghe oltre 600 km. Tale traguardo è stato possibile grazie al supporto dei progetti OPENQKD e QCALL, finanziati dall’UE, e consentirà di trasferire informazioni a lunga distanza in maniera sicura mediante crittografia quantistica. Si tratta di un grande passo avanti anche per quanto riguarda la creazione di una rete Internet quantistica, che consiste in una rete globale di dispositivi quantistici capaci di scambiare informazioni su lunghe distanze sfruttando le leggi della meccanica quantistica. Ciò che fino a non molto tempo fa sembrava pura fantascienza, oggi è un obiettivo reale e primario per molti paesi del mondo. La realizzazione di una rete Internet di questo tipo consentirebbe di risolvere rapidamente nel cloud problemi di ottimizzazione complessi. Inoltre, renderebbe possibile tempistiche globali precise e comunicazioni altamente sicure in tutto il mondo. Tuttavia, prima che la rete Internet quantistica possa diventare realtà, occorre superare una serie di ostacoli, tra cui uno dei più difficili è come trasmettere bit quantistici, o qubit, su lunghe distanze nelle fibre ottiche. Poiché i qubit sono elementi costitutivi fondamentali per i processi di informazione quantistica, essi hanno in sé un grande potenziale, ma sono anche estremamente fragili e suscettibili di errori, a causa delle loro interazioni con l’ambiente circostante. Perciò, quando le fibre ottiche si espandono e si contraggono in seguito a piccoli cambiamenti nelle condizioni ambientali (ad esempio, fluttuazioni della temperatura), ciò altera i fragili qubit che sono codificati come un ritardo di fase di un impulso ottico debole che passa attraverso la fibra.

L’aiuto da parte di due lunghezze d’onda

I ricercatori di Toshiba Europe hanno dimostrato che la comunicazione quantistica è possibile lungo una distanza record di 600 km grazie all’introduzione di un metodo di stabilizzazione dual band. Con questo metodo vengono inviati due segnali di riferimento ottici a diverse lunghezze d’onda, allo scopo di ridurre al minimo le fluttuazioni di fase su fibre lunghe (da qui il termine dual band). Il primo segnale compensa le fluttuazioni variabili, mentre il secondo (inviato sulla stessa lunghezza d’onda dei qubit) viene utilizzato per la regolazione fine della fase. Ciò ha consentito ai ricercatori di mantenere costante la fase ottica di un segnale quantistico entro una frazione di lunghezza d’onda, anche lungo centinaia di chilometri di fibra ottica. Secondo quanto riportato in un articolo pubblicato su «Fiber Optics Online», la prima applicazione della stabilizzazione dual band avviene nella distribuzione a chiave quantistica (QKD, Quantum Key Distribution). La distribuzione a chiave quantistica protegge la comunicazione mediante crittografia e consente agli utenti di rilevare eventuali tentativi di intercettazione. Il team di Toshiba Europe ha testato per la prima volta questo tipo di distribuzione su fibre ottiche lunghe 600 km. «È un risultato straordinario», ha sottolineato Mirko Pittaluga di Toshiba Europe nello stesso articolo. «Grazie alle nuove tecniche che abbiamo sviluppato, saranno possibili ulteriori estensioni della comunicazione a distanza per la distribuzione a chiave quantistica e le nostre soluzioni potranno essere estese anche ad altri protocolli e applicazioni di comunicazione quantistica», ha aggiunto Pittaluga, che è anche l’autore principale del prestigioso studio pubblicato su «Nature Photonics» e finanziato dai progetti OPENQKD (Open European Quantum Key Distribution Testbed) e QCALL (Quantum Communications for ALL). Grazie a questa recente innovazione sarà possibile collegare dispositivi quantistici tra paesi e continenti, eliminando i nodi intermediari e inaugurando la rete Internet quantistica del futuro. Per ulteriori informazioni, consultare: sito web del progetto OPENQKD sito web del progetto QCALL

Parole chiave

OPENQKD, QCALL, rete internet quantistica, comunicazione quantistica, fibra ottica, qubit, distribuzione a chiave quantistica, QKD

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