Gli scienziati sono riusciti a collegare due celle di memoria quantistica a una distanza di oltre 50 chilometri, che è quasi 40 volte il record precedente.
Questo risultato rende l'idea di un Internet quantistico super veloce e ultra sicuro molto più plausibile.
L'accoppiamento quantistico si basa sull'entanglement quantistico, o quello che Einstein chiamava “azione spettrale a distanza”: quando due particelle sono inestricabilmente legate e dipendenti l'una dall'altra, anche se non si trovano nello stesso posto.
La memoria quantistica è l'equivalente quantistico della memoria computazionale classica – la capacità di archiviare informazioni quantistiche e conservarle per lungo tempo – e se vogliamo arrivare allo stadio in cui i computer quantistici sono davvero pratici e utili, è necessario far funzionare quella memoria.
“L'implicazione principale di questo studio è di estendere la distanza di entanglement in fibra [ottica] tra la memoria quantistica alla scala di una città”, ha detto il team leader Jian-Wei Pan dell'Università di Scienza e Tecnologia della Cina.
Per quanto riguarda l'entanglement delle particelle fotoniche (leggere), ne abbiamo parlato in passato nello spazio vuoto e su fibre ottiche a lunghe distanze, ma l'aggiunta della memoria quantistica rende il processo molto più difficile. I ricercatori ipotizzano che potrebbe essere meglio adottare un diverso tipo di approccio per questo: impigliare un atomo e un fotone in nodi successivi, dove gli atomi sono nodi ei fotoni trasmettono messaggi.
Con la giusta rete di nodi, puoi fornire una base migliore per l'internet quantistica rispetto al puro entanglement quantistico che utilizza solo fotoni.
In questo esperimento, due blocchi di memoria quantistica erano atomi di rubidio raffreddati a uno stato di bassa energia. Quando sono associati a fotoni entangled, ognuno di loro diventa parte del sistema.
Sfortunatamente, più lontano deve viaggiare un fotone, maggiore è il rischio che questo sistema venga interrotto, motivo per cui questo nuovo record è così impressionante.
La chiave è una tecnica chiamata amplificazione del risonatore, che funziona per ridurre le perdite di accoppiamento fotonico durante l'entanglement.
In poche parole, posizionando atomi di memoria quantistica in anelli speciali, si riduce il rumore casuale che può interferire e distruggere la memoria.
Gli atomi e i fotoni legati, generati dall'amplificazione del risonatore, formano un nodo. I fotoni vengono quindi convertiti in una frequenza adatta alla trasmissione su reti di telecomunicazioni, in questo caso una rete di telecomunicazioni delle dimensioni di una città.
In questo esperimento, i nodi degli atomi erano nello stesso laboratorio, ma i fotoni dovevano ancora muoversi lungo cavi lunghi più di 50 km. Ci sono problemi nel separare ulteriormente gli atomi, ma c'è una prova del concetto.
“Nonostante gli enormi progressi, attualmente la distanza fisica massima raggiungibile tra due nodi è di 1,3 km e permangono problemi con distanze maggiori”, spiegano i ricercatori nel loro articolo pubblicato.
“Il nostro esperimento potrebbe essere esteso a nodi fisicamente separati da distanze uguali, che formeranno un segmento funzionale della rete quantistica atomica, aprendo la strada all'entanglement atomico in molti nodi ea distanze molto più lunghe”.
Allora le cose si faranno davvero interessanti. Sebbene la memoria quantistica possa essere l'equivalente della memoria del computer nella fisica classica, la versione quantistica dovrebbe essere in grado di fare molto di più: elaborare le informazioni più velocemente e risolvere problemi che vanno oltre i nostri computer attuali.
Per quanto riguarda il trasferimento di questi dati, la tecnologia quantistica promette di aumentare la velocità di trasferimento e garantire la sicurezza del trasferimento dei dati utilizzando le stesse leggi della fisica, a condizione che possiamo lavorare in modo affidabile su lunghe distanze.
“L'Internet quantistica, che collega processori quantistici remoti, dovrebbe consentire una serie di applicazioni innovative come il calcolo quantistico distribuito”, scrivono i ricercatori. “La sua implementazione si baserà sulla comunicazione a lunga distanza tra memorie quantistiche distanti”.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature.
Fonti: Foto: Gerd Altmann / Pixabay
