Dalla fantascienza alla realtà: Ricercatori realizzano il teletrasporto quantistico utilizzando la tecnologia internet di oggi
Ricercatori sostenuti in parte dai progetti QuantERA II(si apre in una nuova finestra) e Qurope(si apre in una nuova finestra) sono riusciti a teletrasportare informazioni da un dispositivo di emissione di luce a un altro grazie a un fenomeno chiamato entanglement quantistico. Per fare ciò, gli scienziati hanno convertito la luce in lunghezze d’onda che funzionano con i normali cavi Internet, suggerendo che il teletrasporto potrebbe eventualmente funzionare con l’infrastruttura in fibra ottica in uso oggi.
Un vero e proprio processo quantistico
L’uso dell’entanglement quantistico significa che le informazioni sono state inviate tra i due dispositivi teletrasportando lo stato quantico della luce, non trasmettendo un normale segnale attraverso la fibra. Come descritto nel loro studio(si apre in una nuova finestra) pubblicato sulla rivista «Nature Communications», i ricercatori hanno ottenuto un tasso di successo del 72,1 % nei loro sforzi. Il fatto che questo risultato superi significativamente la soglia di fedeltà classica del 66,7 % nel trasferimento di informazioni quantistiche dimostra che si è verificato un vero e proprio trasporto quantistico rispetto alla trasmissione classica. La misura della fedeltà mostra quanto lo stato quantistico teletrasportato corrisponda allo stato originale. Ai fini dell’esperimento, gli scienziati hanno convertito la luce in una lunghezza d’onda comune per le telecomunicazioni, pari a 1 515 nanometri, che si adatta perfettamente ai cavi in fibra ottica attualmente utilizzati per le connessioni a Internet. A questa lunghezza d’onda, lo stato quantico delle particelle di luce - i fotoni - rimane inalterato, il che significa che la luce non perde affatto forza a grandi distanze. I convertitori di frequenza sono stati utilizzati per cambiare i fotoni dal loro colore naturale a una lunghezza d’onda compatibile con la tecnologia delle fibre ottiche.
Non uno, ma due dispositivi a emissione luminosa
Secondo un articolo(si apre in una nuova finestra) pubblicato su «StudyFinds», ciò che ha distinto questo esperimento è stato l’uso di due sorgenti luminose indipendenti, a differenza di studi precedenti che utilizzavano un unico dispositivo di emissione della luce. Per generare i singoli fotoni, i ricercatori hanno utilizzato due minuscoli nanocristalli semiconduttori chiamati punti quantici. Ogni punto quantico ha funzionato in modo indipendente, nella propria camera ultra-fredda. Il primo punto quantico emetteva un singolo fotone che trasportava le informazioni da teletrasportare. Il secondo punto quantico ha emesso coppie di fotoni entangled che hanno fornito la connessione quantistica necessaria per il teletrasporto. «Per garantire che questi due dispositivi indipendenti potessero lavorare insieme è stato necessario risolvere un problema difficile: ciascuno di essi produceva naturalmente luce a una lunghezza d’onda leggermente diversa», spiega l’articolo di «StudyFinds». Questo problema è stato risolto dai convertitori di frequenza che hanno reso i fotoni abbastanza simili da permettere il teletrasporto quantistico. Prima che questa tecnologia possa essere ampiamente utilizzata, è necessario superare una serie di ostacoli, come le temperature estremamente fredde (-267 °C) necessarie per l’esperimento e il complesso e costoso sistema di conversione della lunghezza d’onda. Tuttavia, i risultati della ricerca, ottenuti con il sostegno dei progetti QuantERA II (QuantERA II ERA-NET Cofund in Quantum Technologies) e Qurope (Quantum Repeaters using On-demand Photonic Entanglement), segnano un importante sviluppo per le sorgenti di luce quantistica basate sui semiconduttori. Per maggiori informazioni, consultare: sito web del progetto QuantERA II(si apre in una nuova finestra) sito web del progetto Qurope(si apre in una nuova finestra)
