Quantitativi di luce nella rete di fibre: i ricercatori fanno progressi nella trasmissione a Berlino

I ricercatori di Berlino hanno fatto una svolta significativa nella comunicazione quantistica dimostrando con successo il teletrasporto di informazioni quantistiche attraverso una rete commerciale di fibra ottica urbana. L'esperimento, condotto da scienziati dell'Università di Paderborn, della tedesca Deutsche Telekom e del produttore americano di apparecchiature di rete Qunnect, segna un passo fondamentale verso la costruzione di un Internet quantistico sicuro.

Combinando questi fotoni intrecciati con fotoni laser aggiuntivi tramite uno specchio parzialmente trasparente, il team ha avviato il processo di teletrasporto. Ciò ha permesso di trasferire istantaneamente lo stato quantistico dei fotoni laser ai fotoni che viaggiavano attraverso i cavi in fibra ottica della città. Alla fine del collegamento in fibra, i rivelatori specializzati hanno confermato il trasferimento di successo dello stato quantistico in circa il 90 per cento dei casi. I risultati sono stati pubblicati sul server di preprint arXiv. Il fulcro centrale dell'esperimento di teletrasporto era il Quantum Lab presso le strutture della Deutsche Telekom a Berlino.

Secondo Matheus Sena, uno dei ricercatori principali, il team ha testato la qualità del teletrasporto in condizioni ambientali variabili. A distanze più brevi di diversi chilometri, lo stato quantico teletrasportato è stato conservato con una probabilità media del 92 per cento. Anche per l'intera distanza di 30 chilometri, la fedeltà della trasmissione è rimasta al 90 per cento. Quando i segnali di telecomunicazioni convenzionali sono stati inviati attraverso lo stesso cavo in fibra ottica insieme al segnale quantico, la qualità della trasmissione è scesa leggermente all'86 per cento.

Sena ha sottolineato che i risultati dei loro esperimenti forniscono prove convincenti del potenziale del teletrasporto quantistico per applicazioni pratiche nella comunicazione quantistica. Ha notato che il teletrasporto quantistico di successo è tipicamente definito come il raggiungimento di una fedeltà superiore al 67 per cento. Per applicazioni del mondo reale come lo scambio di chiavi quantistiche, i ricercatori mirano a migliorare ulteriormente il loro metodo. Il loro obiettivo è raggiungere fedeltà di trasmissione del 98 per cento o superiore. Le implicazioni di questa ricerca si estendono oltre la fisica teorica in applicazioni pratiche volte a proteggere le infrastrutture critiche.

L'obiettivo finale è quello di collegare istituzioni essenziali come centri dati, banche, fornitori di energia, ospedali e agenzie governative utilizzando la tecnologia quantistica per proteggerli dall'accesso non autorizzato. Inoltre, collegare sensori quantistici e computer quantistici per creare sistemi di calcolo più potenti è un'altra area di interesse chiave. Mentre numerosi percorsi di prova esistono già in tutta Europa per esplorare la trasmissione sicura dei dati utilizzando la crittografia quantistica, la maggior parte di questi sono connessioni in fibra per scopi speciali stabilite specificamente per scopi sperimentali.

Tuttavia, fino ad ora, queste sono state principalmente linee di fibra dedicate tra università e istituti di ricerca piuttosto che parte di una rete commerciale più ampia. Il recente successo di Berlino dimostra che le informazioni quantistiche possono essere trasmesse in modo affidabile all'interno di una rete di dati urbani commerciali, aprendo nuove possibilità per l'integrazione delle tecnologie di comunicazione quantistica nelle infrastrutture esistenti. Il lavoro del team evidenzia la fattibilità dell'implementazione del teletrasporto quantistico in ambienti del mondo reale, avvicinandosi alla visione di un Internet quantistico completamente funzionale.

Mentre continuano a perfezionare le loro tecniche, la prospettiva di un'attuazione diffusa diventa sempre più tangibile, promettendo una maggiore sicurezza e prestazioni nelle future reti di comunicazione.