Yurii Mongol
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Un team di scienziati in Cina ha collegato memorie quantistiche su oltre 50 chilometri di cavo in fibra ottica, battendo il record precedente di oltre 40 volte. Questa impresa è un passo importante verso un Internet a prova di hacker, hanno detto gli scienziati.
Internet che usiamo oggi è stata davvero un'invenzione rivoluzionaria. Ha collegato il mondo con le informazioni e ci ha permesso di condividere milioni di foto di gatti carini e coccolosi. Ma Internet è anche pieno di hacker che cercano di intercettare informazioni importanti o sensibili. Per reagire, i fisici hanno trovato una soluzione, con un piccolo aiuto dal gatto di Schrödinger, il famoso, ipotetico felino vivo e morto destinato a smascherare la strana natura delle particelle subatomiche.
La soluzione proposta è un nuovo Internet governato dal bizzarro mondo della meccanica quantistica. Un tale Internet potrebbe un giorno diventare lo standard per l'invio, la ricezione e l'archiviazione dei dati in modo sicuro.
Relazionato: 18 volte le particelle quantistiche hanno sconvolto le nostre menti
Nel mondo dei computer classici, le informazioni sono rappresentate da bit con valori 0 o 1. Un Internet quantistico, come un computer quantistico, trarrebbe vantaggio da una delle proprietà fondamentali della meccanica quantistica, il principio di sovrapposizione. Questo principio è notoriamente descritto usando il paradosso del fisico Erwin Schrödinger secondo cui un gatto in una scatola è sia morto che vivo allo stesso tempo. I computer quantistici utilizzano bit quantistici, o "qubit", che possono esistere in uno stato di sovrapposizione in cui hanno un valore di 1 e 0 contemporaneamente. Un qubit esiste in questo stato di incertezza fino a quando non viene misurato da un osservatore, facendo collassare il qubit in uno stato definito di 0 o 1.
Se si accoppiano due o più qubit insieme, si impigliano. L'entanglement quantistico è la connessione eterea tra due o più particelle in modo tale che qualsiasi azione eseguita su una influenzi istantaneamente le altre, indipendentemente dalla loro distanza. Albert Einstein chiamò notoriamente questo fenomeno "azione spettrale a distanza". La vera magia di un Internet quantistico inizierebbe quando le informazioni vengono inviate utilizzando particelle entangled, chiamato anche teletrasporto quantistico.
"Il teletrasporto quantistico è un modo per trasferire uno stato quantistico sconosciuto da una particella a un'altra in un luogo distante, senza inviare la particella originale stessa", Jian-Wei Pan, professore di fisica presso l'Università di Scienza e Tecnologia della Cina a Hefei e coautore dello studio, ha detto in un'intervista alla National Science Review.
Poiché i qubit entangled non sono fisicamente collegati tra loro in nessuna forma o forma, l'intercettazione delle comunicazioni tra di loro è impossibile.
Pan e il suo team hanno già dimostrato l'entanglement di particelle di luce, o fotoni, su lunghe distanze attraverso lo spazio vuoto. Nel 2017, il suo team ha intrappolato due fotoni separati da 1.200 km (746 miglia) utilizzando un relè satellitare in orbita attorno alla Terra chiamato Micius.
In pratica, l'entanglement è un'attività delicata. Il più piccolo disturbo, come un cambiamento di temperatura o vibrazione, può rompere il legame tra le particelle intrappolate, facendo collassare il loro stato condiviso. Per realizzare un vero Internet quantistico, i fisici avranno bisogno dell'aiuto delle cosiddette memorie quantistiche.
"La memoria quantistica è un dispositivo che immagazzina informazioni quantistiche. [Ha] bisogno di memorizzare la sovrapposizione di due stati", Xiao-Hui Bao, professore di fisica presso l'Università di Scienza e Tecnologia della Cina a Hefei e coautore del studio, detto .
Ricordi quantistici
Nello studio, pubblicato il 12 febbraio sulla rivista Nature, Pan ei suoi colleghi sono riusciti a intrecciare i ricordi quantistici attraverso 50 km di cavo in fibra ottica. Il precedente record di separazione tra i ricordi era di 1,3 km.
Nel nuovo esperimento dello studio, la memoria quantistica è un insieme di atomi di rubidio raffreddati al laser intrappolati nel vuoto, ha detto Bao. Il team ha utilizzato i fotoni per leggere e scrivere sulla nuvola di 100 milioni di atomi intrappolati. I fotoni sono stati utilizzati sia per eccitare gli atomi in uno stato energetico più elevato, impostando i qubit che i ricercatori desideravano intrappolare e produrre un fotone impigliato da inviare lungo il cavo ottico. I ricercatori dovevano quindi cambiare la frequenza del fotone in modo che non si perdesse nei 50 km di cavo in fibra ottica avvolto nel loro laboratorio. Infine, il fotone potrebbe essere inviato nel suo viaggio attraverso il cavo per aggrovigliare con successo la seconda memoria quantistica.
Sebbene sia stato ottenuto l'entanglement quantistico tra i ricordi, il team deve ancora eseguire il teletrasporto quantistico delle informazioni tra i due nodi. I ricercatori hanno affermato che sperano che questo lavoro spianerà la strada alla creazione di una rete di stazioni di trasmissione quantistiche che estenderebbe la comunicazione entangled a distanze maggiori, portando infine a una rete quantistica su larga scala.
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