venerdì 23 settembre 2016

Teletrasporto quantistico per la prima volta attraverso la fibra ottica


E se fosse possibile comportarsi come l’equipaggio della nave stellare Enterprise e teletrasportarsi in qualsiasi altra parte del mondo? Come essere umano, questo probabilmente non si potrà realizzare in tempi brevi, ma per un “quanto di luce” è quasi una realtà. In quello che è stato salutato come un importante passo avanti per dimostrare la fattibilità del teletrasporto quantistico, due gruppi indipendenti di scienziati sono riusciti a trasferire l’informazione quantistica su diverse miglia di reti commerciali in fibra ottica. Gli esperimenti, condotti nelle città di Calgary (Canada) e Hefei (Cina), sono descritti separatamente in due studi pubblicati sulla rivista Nature Photonics.

Attraverso una collaborazione tra l’Università di Calgary, la città di Calgary e alcuni ricercatori negli Stati Uniti, un gruppo di fisici guidato da Wolfgang Tittel, professore presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Calgary hanno dimostrato con successo il teletrasporto di un fotone (una particella elementare della luce) su una distanza in linea retta di sei chilometri utilizzando l’infrastruttura cablata di fibra ottica domestica. In un altro studio, Zhang Qiang e Jian-Wei Pan professori presso l’Università di Scienza e Tecnologia della Cina, Shanghai, hanno usato un diverso set-up per raggiungere raggiungere il teletrasporto su una rete in fibra ottica di 30 km nella città cinese di Hefei.

Il teletrasporto quantico si basa sul fenomeno strano e contro-intuitivo noto come “entanglement” che lega due particelle nate da uno stesso processo, un comportamento che  Albert Einstein aveva chiamato “azione spettrale a distanza”. Quando due particelle subatomiche sono impigliate, l’una modifica immediatamente lo stato quantistico dell’altra, non importa quanto siano distanti. Utilizzando questa proprietà, i ricercatori in Canada sono stati in grado di inviare l'informazione quantistica a oltre 6,2 chilometri (3,9 miglia) di rete in fibra ottica di Calgary, mentre il team cinese - con una configurazione leggermente diversa - è stato in grado di farlo su una distanza di 12,5 chilometri (7,8 miglia).


Sebbene in passato siano state raggiunte in laboratorio distanze maggiori, questa è la prima volta che i ricercatori sono riusciti a utilizzare l’infrastruttura di telecomunicazioni esistente per realizzare il teletrasporto quantistico. Si tratta di un passo fondamentale per garantire la vitalità e la praticità del processo. Concettualmente, un modo di fare teletrasporto coinvolge tre partecipanti: per esempio, Alice, Bob e Charlie. Alice vuole inviare informazioni a Bob. Per fare ciò, Alice invia un fotone (A) a Charlie, mentre Bob intrappola due fotoni  (B & C) e invia B a Charlie. Quando Charlie riceve i due fotoni A e B svolge ciò che è noto come una “misura di Bell state”, che di fatto costringe i due a diventare impigliati.

Questo, a sua volta, fa sì che il fotone B collassa nello stato originale del fotone A, teletrasportando in tal modo gli stati quantistici tra A e B, che possono, in teoria, essere separati da una distanza di miglia. Nell’esperimento cinese il procedimento è stato leggermente diverso: Charlie ha creato la .coppia di fotoni impigliati e ne ha inviato uno a Bob, anziché il contrario. Questa configurazione potrebbe rivelarsi utile per la costruzione di una rete quantistica all’interno di una città. Anche se l'uso della parola “teletrasporto” evoca subito le immagini del teletrasporto di Star Trek - il teletrasporto quantistico si riferisce alla trasmissione istantanea di informazioni, piuttosto che la materia reale.

Così, mentre l’ultima innovazione non porterà alla creazione di teletrasporti fantascientifici, consentirà invece di rivoluzionare le comunicazioni con la costruzione di una rete “Internet quantistica” super veloce, offrendo un canale sicuro attraverso la crittografia quantistica. Google ha avviato a luglio un test di crittografia quantistica su Chrome Canary per proteggere il browser dagli attacchi eseguiti con PC quantistici. “I due esperimenti possono essere visti come pietre miliari nel cammino verso un obiettivo a lungo termine, vale a dire per costruire una rete internet quantistica in fibra ottica”, ha dichiarato Johannes Kofler ricercatore presso l’Istituto Max Planck di ottica quantistica a Monaco di Baviera, che non è coinvolto negli esperimenti.



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