Un’internet quantistica praticabile – una rete in cui le informazioni memorizzate in qubit sono condivise su lunghe distanze attraverso l’entanglement – trasformerebbe i campi dell’archiviazione dei dati, del micro-rilevamento e dell’informatica, inaugurando una nuova era della comunicazione.

Questo mese, gli scienziati del Fermi National Accelerator Laboratory – il laboratorio nazionale del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti affiliato con l’Università di Chicago – insieme ai partner di cinque istituzioni hanno compiuto un passo importante verso le indagini Come Internet.

In un documento di ricerca pubblicato su PRX Quantum, il team ha dimostrato per la prima volta un teletrasporto a lungo raggio di qubit costituiti da fotoni (particelle di luce) con una precisione superiore al 90%.

I qubit sono stati teletrasportati su una rete in fibra ottica di 27 miglia (44 km) utilizzando i più moderni rilevatori a fotone singolo, nonché apparecchiature standard.

“Siamo soddisfatti dei risultati”, ha detto lo scienziato del Fermilab Panagiotis Spentzouris, capo del Fermilab Quantum Science Program e uno degli autori del documento. “Questo è un risultato importante sulla strada per la costruzione di tecnologia che ridefinirà il modo in cui viene condotta la comunicazione globale”.

Questo risultato arriva pochi mesi dopo che il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti ha svelato il suo progetto per l’Internet quantistico nazionale in una conferenza stampa presso l’Università di Chicago.

Particle Connect

Il teletrasporto quantistico è il trasferimento “senza corpo” di stati quantistici da un luogo a un altro. Il teletrasporto quantistico di un qubit si ottiene utilizzando l’entanglement quantistico, in cui due o più particelle sono strettamente correlate l’una all’altra. Se una coppia di particelle entangled è condivisa tra due siti separati, indipendentemente dalla distanza tra loro, le informazioni codificate vengono trasmesse a distanza.

Il team congiunto – ricercatori di Fermilab, AT&T, Caltech, Harvard University, Jet Propulsion Laboratory della NASA e Università di Calgary – ha teletrasportato con successo i qubit su due sistemi: il Caltech Quantum Network e il Fermilab Quantum Network. I sistemi sono progettati, costruiti, commissionati e pubblicati dal programma di ricerca pubblico-privato del California Institute of Technology sulle reti e tecnologie quantistiche intelligenti, o IN-Q-NET.

“Siamo molto orgogliosi di aver raggiunto questa pietra miliare nei sistemi di trasporto quantistico sostenibili, ad alte prestazioni e scalabili”, ha affermato Maria Spiropolo, professore di fisica allo Shang-Yi Ch’en presso il California Institute of Technology e direttore del programma di ricerca IN-Q-NET. . “I risultati saranno ulteriormente migliorati con gli aggiornamenti del sistema che prevediamo di completare entro il secondo trimestre del 2021”.

Le reti Caltech e Fermilab, che dispongono di elaborazione dati semi-autonoma, sono compatibili sia con l’infrastruttura di comunicazione esistente che con i dispositivi di elaborazione e archiviazione quantistica emergenti. I ricercatori li stanno utilizzando per migliorare la risoluzione e il tasso di distribuzione dell’entanglement, concentrandosi su protocolli di comunicazione quantistica complessi e sulle scienze di base.

“Con questa dimostrazione, stiamo iniziando a gettare le basi per la costruzione di una rete quantistica urbana nell’area di Chicago”, ha detto Spentzores.

La rete Chicagoland, denominata Illinois Express Quantum Network, è stata progettata da Fermilab in collaborazione con Argonne National Laboratory, Caltech, Northwestern University e partner industriali.

“Questa impresa testimonia il successo della collaborazione tra discipline e istituzioni e sta guidando gran parte di ciò che otteniamo nella scienza”, ha affermato Joe Leakin, vicedirettore della ricerca del Fermilab. “Mi congratulo con il team IN-Q-NET e con i nostri partner nel mondo accademico e industriale per questo risultato unico nel suo genere nel teletrasporto.