Un team di brillanti ricercatori della Northwestern University ha raggiunto un traguardo straordinario nel campo della fisica quantistica: il primo teletrasporto quantistico utilizzando un cavo in fibra ottica già in uso per il traffico di Internet. Questo importante risultato, pubblicato sulla rivista Optica, offre spunti promettenti per l’integrazione della comunicazione quantistica nelle infrastrutture esistenti, riducendo così la complessità necessaria per tecnologie future come il calcolo quantistico e il rilevamento distribuito.
Il professor Prem Kumar, docente alla McCormick School of Engineering della Northwestern University (foto sotto) e direttore del Center for Photonic Communication and Computing, ha evidenziato che tale scoperta rappresenta un passo fondamentale verso la creazione di reti di nuova generazione, in cui le comunicazioni quantistiche possono coesistere con quelle classiche attraverso un’unica infrastruttura.
Il teletrasporto quantistico sfrutta il fenomeno dell’entanglement quantistico, consentendo la trasmissione di informazioni in modo quasi istantaneo, anche su lunghe distanze. A differenza delle comunicazioni tradizionali, che coinvolgono milioni di particelle di luce, il teletrasporto quantistico si basa sull’invio di singoli fotoni. Si pensava che questi ultimi potessero essere compromessi a causa del traffico intenso dei cavi occupati da segnali classici.
Tuttavia, gli ingegneri del progetto hanno fatto una scoperta cruciale: sono riusciti a identificare lunghezze d’onda meno soggette a congestione e hanno introdotto filtri per attenuare il rumore prodotto dal traffico Internet. Così, hanno installato un cavo in fibra ottica lungo 30 chilometri e hanno testato con successo la trasmissione simultanea di informazioni quantistiche e traffico internet tradizionale. Questo ha dimostrato che il teletrasporto quantistico può funzionare efficacemente anche in condizioni di traffico intenso.
Con l’obiettivo di ampliare le applicazioni, i ricercatori stanno progettando esperimenti per estendere la distanza del teletrasporto quantistico e utilizzare più coppie di fotoni entangled, aprendo la strada a nuove possibilità nel campo delle comunicazioni distribuite. Sono già in fase di studio anche esperimenti su cavi ottici interrati reali, superando così i limiti imposti dai test condotti in laboratorio.
Kumar ha enfatizzato l’importanza della ricerca, affermando che il teletrasporto quantistico potrebbe garantire una connettività sicura tra nodi lontani senza la necessità di costruire ulteriori infrastrutture. Infatti, le comunicazioni classiche e quelle quantistiche possono convivere, semplificando notevolmente lo sviluppo futuro delle reti telematiche.
In un contesto di comunicazione ottica, tutti i segnali vengono convertiti in luce. Le comunicazioni tradizionali utilizzano milioni di fotoni per trasmettere informazioni, mentre nel contesto del teletrasporto quantistico, l’informazione è veicolata da un singolo fotone. Prima di questa ricerca, si ipotizzava che i fotoni quantistici fossero sopraffatti dalla densità di fotoni delle comunicazioni classiche, paragonandoli a una bicicletta che tenta di attraversare un’autostrada affollata di camion.
La chiave del successo di questo esperimento è stata l’analisi della dispersione della luce all’interno dei cavi in fibra ottica. I ricercatori hanno scelto una lunghezza d’onda minore congestionata, introducendo filtri per ridurre il rumore generato dal traffico Internet convenzionale. Ciò ha permesso di ottenere una comunicazione quantistica senza interferenze, fondamentale per il corretto funzionamento del teletrasporto quantistico.
Nell’ambito del test effettuato, è stato utilizzato un cavo di fibra ottica lungo 30 chilometri. A ciascuna estremità del cavo è stato posizionato un fotone, permettendo la trasmissione simultanea delle informazioni quantistiche insieme al traffico Internet tradizionale. La qualità delle informazioni quantistiche ricevute è risultata eccellente, confermando il successo dell’esperimento.
Il passo successivo consisterà nel replicare tali esperimenti su distanze maggiori e adoperare ambienti reali, utilizzando reti in fibra ottica già operative anziché limitarsi a bancali di laboratorio. Qualora queste sperimentazioni dovessero confermare i risultati ottenuti, il teletrasporto quantistico potrebbe costituire la base per una rivoluzione nelle comunicazioni mondiali, aprendo la strada a un’era di Internet ultra veloce.
