I ricercatori ottengono un teletrasporto quantistico sostenibile e accurato
Il teletrasporto quantistico di un qubit si ottiene tramite l'entanglement quantistico, in cui due o più particelle sono inestricabilmente legate l'una all'altra.
Il Quantum Internet - una rete in cui le informazioni memorizzate in qubit vengono trasmesse su lunghe distanze attraverso l'entanglement - trasformerà i campi dell'archiviazione dei dati, della misurazione di precisione e del calcolo, aprendo una nuova era della comunicazione.
I ricercatori hanno recentemente compiuto un passo significativo verso la creazione di un Internet quantistico.
In un articolo pubblicato su PRX Quantum, dimostrano per la prima volta il teletrasporto sostenibile a lungo raggio di qubit composti da fotoni (particelle di luce) con oltre il 90% di precisione.
I qubit sono stati teletrasportati su una rete in fibra ottica di 44 km utilizzando rilevatori a fotone singolo all'avanguardia e apparecchiature standard.
"Siamo felicissimi di questi risultati", ha detto lo scienziato del Fermilab Panayotis Spenzuris, capo del programma di scienza quantistica del Fermilab e uno dei coautori dell'articolo. "Questo è un progresso chiave nel percorso verso la creazione di tecnologia che cambierà il modo in cui pensiamo alle comunicazioni globali".
Il teletrasporto quantistico è il trasferimento di stati quantistici da un luogo a un altro. Il teletrasporto quantistico di un qubit si ottiene tramite l'entanglement quantistico, in cui due o più particelle sono inestricabilmente legate l'una all'altra. Se una coppia di particelle entangled viene divisa tra due posizioni separate, indipendentemente dalla distanza tra loro, le informazioni codificate vengono teletrasportate.
Un team collaborativo - ricercatori di Fermilab, AT&T, California Institute of Technology, Harvard University, Jet Propulsion Laboratory della NASA e Università di Calgary - ha teletrasportato con successo i qubit in due sistemi: la rete quantistica Caltech e la rete quantistica Fermilab.
I sistemi sono stati progettati, costruiti, commissionati e implementati come parte del programma di ricerca pubblico-privato della Caltech su Intelligent Quantum Networks and Technologies, o IN-Q-NET.
"Siamo molto orgogliosi di aver raggiunto questa pietra miliare nella creazione di sistemi di teletrasporto quantistico robusti, ad alte prestazioni e scalabili", affermano gli scienziati. "I risultati saranno migliorati grazie agli aggiornamenti del sistema, che prevediamo saranno completati entro il secondo trimestre del 2021".
Le reti di Caltech e Fermilab, che forniscono un'elaborazione quasi autonoma, sono compatibili sia con l'infrastruttura di telecomunicazioni esistente che con i nuovi dispositivi di elaborazione e archiviazione quantistica. I ricercatori li usano per migliorare l'accuratezza e la velocità della distribuzione dell'entanglement, concentrandosi su protocolli di comunicazione quantistica complessi e sulla scienza di base.
"Con questa dimostrazione, stiamo iniziando a gettare le basi per la costruzione di una griglia quantistica urbana nell'area di Chicago", ha detto Spenzouris.
La rete dell'area di Chicago, chiamata rete quantistica dell'Illinois Express, è sviluppata da Fermilab in collaborazione con Argonne National Laboratory, California Institute of Technology, Northwestern University e partner industriali.
"Questa impresa è una testimonianza del successo della collaborazione tra discipline e istituzioni da cui dipende gran parte di tutto ciò che facciamo nella scienza", ha affermato Joe Likken, vicedirettore della ricerca del Fermilab. "Ringrazio il team IN-Q-NET ei nostri partner nel mondo accademico e industriale per questo risultato di teletrasporto quantistico unico nel suo genere".