La rete quantistica avanzata potrebbe essere il prototipo dell’Internet quantistica

Una delle reti quantistiche più complesse costruite fino ad oggi, consentirà fino a 18 persone di comunicare in modo sicuro grazie alla potenza della fisica quantistica. I ricercatori dietro il lavoro affermano che offre un percorso pratico per costruire un’internet quantistica globale, ma altri sono scettici.

L’Internet quantistica, promessa da tempo, consentirebbe ai computer quantistici di comunicare a distanza scambiando particelle di luce chiamate fotoni, collegate tra loro dall’entanglement quantistico. Permetterebbe inoltre di collegare reti di sensori quantistici o di computer classici di inviare e ricevere comunicazioni inattaccabili. Ma collegare insieme il mondo quantistico non è semplice come posare i cavi, perché è una sfida garantire che un nodo della rete possa impigliarsi con un altro.

Ora, jianfeng chen dell’Università Jiao Tong di Shanghai, in Cina, e colleghi hanno mostrato come collegare insieme due reti quantistiche. Innanzitutto, hanno creato due reti, ciascuna con 10 nodi, che condividevano tutte l’entanglement quantistico – in pratica due versioni più piccole dell’Internet quantistica. Hanno quindi sacrificato un nodo di ciascuna rete per combinarli in una rete più grande e completamente intrecciata, con ciascuna coppia di 18 nodi rimanenti in grado di comunicare.

Collegare in rete 18 computer classici sarebbe un compito semplice, che richiederebbe solo componenti estremamente economici, ma nel mondo quantistico implica la condivisione di singoli fotoni tra molti utenti con una tale precisione nel tempo da richiedere tecnologia e competenze all’avanguardia. Anche la comunicazione tra una coppia di dispositivi è complessa, ma consentire a qualsiasi coppia di comunicare fino a 18 utenti non ha precedenti.

“Il nostro approccio offre un potenziale significativo per la comunicazione quantistica attraverso diverse reti ed è utile per costruire un Internet quantistico su larga scala che consenta la comunicazione tra tutti gli utenti”, hanno scritto i ricercatori, che non hanno risposto a una richiesta di commento, in un articolo sul loro lavoro.

Questa fusione di rete, come la descrivono i ricercatori, richiede un processo chiamato scambio di entanglement. I fotoni possono essere entangled quantistici eseguendo un’osservazione speciale chiamata misurazione di Bell. Misurare simultaneamente la posizione di un fotone da ciascuna delle due coppie di fotoni entangled collega effettivamente i due fotoni più lontani nella catena, ma utilizza i fotoni misurati perché qualsiasi tentativo di sondare direttamente le loro posizioni distrugge il delicato equilibrio quantistico.

“Questa non è la prima volta che viene dimostrato lo scambio di entanglement”, afferma Siddharth Joshi Università di Bristol, Regno Unito. “Quello che hanno fatto è stato creare un piano in cui è possibile effettuare lo scambio tra le reti in un modo molto più conveniente.”

Joshi afferma che la ricerca sulle comunicazioni quantistiche è attualmente divisa tra il tentativo di creare protocolli e modi per inviare informazioni su distanze in rapido aumento tra due dispositivi, a volte anche con uno su un satellite, e il collegamento in rete affidabile di più dispositivi su distanze più brevi. Questa ricerca rientra in quest’ultimo campo. “Entrambi questi sono molto importanti”, dice.

Ma Roberto giovane L’Università di Lancaster, nel Regno Unito, afferma che, sebbene il risultato sia un risultato tecnologico senza precedenti che ha richiesto competenze e ingenti risorse, ritengono improbabile che possa servire da prototipo per future reti quantistiche su larga scala a causa dei costi e della complessità.

“È tutt’altro che pratico, ed è lontano da tutto ciò che può essere implementato nel mondo reale”, afferma Young. “L’articolo afferma che questo è il futuro di come fondere le reti quantistiche, ma ci sono così tante sfide da risolvere per raggiungere questo obiettivo che è deludente.”

Un problema è la necessità che i cosiddetti ripetitori quantistici inviino informazioni su lunghe distanze. All’aumentare delle distanze, i fotoni vengono sempre più persi nei cavi in ​​fibra ottica e poiché le informazioni quantistiche non possono essere lette e ritrasmesse, poiché la misurazione distrugge la posizione del fotone, i segnali non possono essere amplificati lungo il loro percorso. Un ripetitore quantistico funzionante consentirebbe di inviare segnali a distanze maggiori, ma questi dispositivi si sono rivelati difficili da costruire.

Young afferma: “In pratica, quando costruiamo una rete quantistica, sappiamo che avremo davvero bisogno di una sorta di ripetitore quantistico, qualcosa che questa dimostrazione di rete non affronta.