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Traguardo nell’entanglement di ioni intrappolati a oltre 200 metri di distanza

Una ricerca finanziata dall’UE dimostra che gli ioni intrappolati sono una piattaforma promettente per le reti quantistiche a lunga distanza.

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Non uno, non due, ma ben 230 metri: è a questa distanza che un gruppo di ricerca, sostenuto dal progetto QIA finanziato dall’UE, è riuscito a correlare due ioni tramite il cosiddetto «entanglement». Il successo dell’entanglement a lunga distanza dimostra che è possibile utilizzare gli ioni intrappolati per creare reti quantistiche che colleghino le città e, in futuro, i continenti. L’esperimento è descritto in uno studio pubblicato sulla rivista «Physical Review Letters».

La promessa degli ioni intrappolati

Nel calcolo quantistico a ioni intrappolati, gli ioni (ovvero atomi carichi elettricamente) sono sospesi e confinati in campi elettromagnetici come bit quantistici, anche noti come qubit. I qubit a ioni intrappolati promettono di offrire applicazioni interessanti nell’ambito dell’informazione quantistica. Tuttavia, per costruire reti quantistiche, i delicati stati quantici dei qubit devono essere condivisi su lunghe distanze. L’équipe di ricerca guidata dalla prof.ssa Tracy Northup e dal dott. Ben Lanyon dell’Università di Innsbruck, partner del progetto QIA, ha ora dimostrato la praticabilità di questa idea riuscendo a ottenere l’entanglement di due ioni intrappolati situati in edifici diversi. Come riporta una notizia pubblicata sul sito web di QIA, il team aveva precedentemente intrappolato gli ioni in cavità ottiche, così da poter trasferire l’informazione quantistica in modo efficiente alle particelle di luce (fotoni). Queste, a loro volta, erano state trasmesse lungo fibre ottiche per collegare ioni situati in luoghi diversi. Per questo esperimento, i ricercatori hanno allestito i due sistemi quantistici in due laboratori presso il Campus Technik dell’Università di Innsbruck, uno nell’edificio del Dipartimento di fisica sperimentale dell’ateneo e l’altro all’interno del plesso che ospita l’Istituto per l’ottica quantistica e l’informazione quantistica dell’Accademia austriaca delle scienze. «Finora gli ioni intrappolati erano stati correlati solo a distanza di pochi metri nello stesso laboratorio», osserva Lanyon nell’articolo. «Inoltre, tali risultati sono stati ottenuti grazie a sistemi di controllo condivisi e a fotoni (particelle di luce) con lunghezze d’onda non adatte a viaggiare su distanze molto più lunghe.» Grazie ad anni di ricerca, oggi è stato possibile correlare due ioni situati in punti diversi del campus universitario. «Per farlo abbiamo inviato singoli fotoni correlati insieme agli ioni lungo un cavo in fibra ottica di 500 metri e li abbiamo sovrapposti l’uno all’altro, trasferendo l’entanglement ai due ioni remoti», spiega Northup. «I nostri risultati dimostrano che gli ioni intrappolati sono una piattaforma promettente per la realizzazione di reti distribuite di computer e sensori quantistici, oltre che di orologi atomici.» L’obiettivo a lungo termine del progetto QIA (Quantum Internet Alliance) è quello di costruire un Internet quantistico globale, realizzato in Europa, che consenta la comunicazione quantistica tra due punti qualsiasi della Terra. Al fine di raggiungerlo, sono state riunite quaranta università, aziende e centri di ricerca europei di spicco. Il progetto QIA si concluderà nel 2026. Per maggiori informazioni, consultare: sito web del progetto QIA

Parole chiave

QIA, ione, quanto, rete quantistica, informazioni quantistiche, ione intrappolato, fotone, qubit, entanglement

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