Scienziati di tutto il mondo stanno lavorando a nuovi metodi per realizzare un Internet inattaccabile, un'internet basata sull'entanglement quantistico – una connessione meccanica quantistica invisibile – come collegamenti di rete. La sfida più grande è il ridimensionamento a reti di grandi dimensioni che condividono collegamenti entangled con molte particelle e nodi di rete. I ricercatori di Delft e Oxford sono ora riusciti a distillare un forte collegamento entangled combinando più collegamenti quantistici più deboli in uno. Questo metodo è essenziale per realizzare una rete quantistica affidabile tra diversi nodi quantistici. Questo nuovo lavoro innovativo è stato pubblicato su Scienza rivista.
Internet spettrale
La comunicazione sicura è una delle più grandi sfide digitali di oggi. C'è uno sforzo scientifico mondiale verso nuovi metodi per realizzare un Internet veramente sicuro basato sulle leggi della meccanica quantistica. Con tali reti, l'intercettazione segreta è fondamentalmente impossibile. Però, realizzare forti collegamenti in una rete quantistica, basato sul potente ma fragile principio dell'entanglement quantistico, è una grande sfida scientifica.
"Le particelle entangled si comportano come una, indipendente dalla distanza. Qualsiasi osservazione di tali elettroni entangled risulta in informazioni correlate, " Spiega il professor Ronald Hanson. Misurare una particella quindi influenza istantaneamente l'altra, anche quando sono distanti anni luce. Albert Einstein non credeva che una tale connessione potesse esistere, ma un esperimento attentamente progettato dal gruppo del professor Hanson a Delft nel 2015 ha raggiunto la stampa mondiale per dimostrare che è davvero così. Sono stati in grado di vincere questa sfida di vecchia data impigliando informazioni quantistiche su distanze superiori a un chilometro tramite particelle di luce. Gli scienziati stanno ora lavorando a tecnologie innovative basate sull'entanglement. Connessioni forti tramite entanglement quantistico possono essere la base per la condivisione delle informazioni. "Le informazioni esistono in entrambi i luoghi e non è necessario che le informazioni sensibili viaggino nel mezzo, "Hanson elabora, "Ci aspettiamo reti future fondamentalmente sicure basate sull'entanglement tra nodi quantistici:un'internet quantistica". Il potere dell'entanglement quantistico è che è invisibile per terze parti:le informazioni sono impossibili da intercettare.
Distillazione di entanglement
Il gruppo di ricerca di Ronald Hanson presso QuTech è famoso per aver realizzato collegamenti di rete basati sull'entanglement quantistico. Ora stanno costruendo su questo lavoro per costruire la prima Internet quantistica. Ronald Hanson:"Stiamo facendo un importante passo avanti. Considerando che per la prima volta abbiamo realizzato informazioni entangled tra due elettroni nei diamanti, ora stiamo anche usando uno degli spin nucleari presenti in ogni diamante per memorizzare temporaneamente le informazioni impigliate." Con le informazioni memorizzate in modo sicuro, lo scienziato può impigliare di nuovo gli elettroni. Hanson:'Ora abbiamo due collegamenti di entanglement. Combinandoli in modo intelligente, riusciamo a generare un collegamento fortemente entangled utilizzando due collegamenti entangled più deboli, proprio come distillare whisky da ingredienti a bassa gradazione alcolica." In linea di principio, questo processo di distillazione entanglement può essere ripetuto più e più volte, fino a quando non si ottiene un entanglement di alta qualità."
Ampliare le possibilità
Il metodo dimostrato è un passo importante verso l'internet quantistica. Norbert Kalb, uno dei principali autori dell'articolo:"Per realizzare una rete del genere, abbiamo bisogno di tutti gli ingredienti dell'internet attuale:un ricordo, un processore e collegamenti di rete. Ora abbiamo dimostrato che gli spin nucleari possono essere impiegati come ricordi che non sono disturbati dall'entanglement rigenerante tra gli spin degli elettroni, i processori, "dice Kalb.
In questa pubblicazione, Hanson e il suo team hanno dimostrato che l'entanglement può essere immagazzinato negli spin nucleari mentre si rigenera l'entanglement tra gli spin degli elettroni. Hanson spiega le possibilità future:"Ora potremmo impigliare gli elettroni in ulteriori nodi quantistici in modo da poter estendere il numero di collegamenti di rete verso una prima vera rete quantistica. Scientificamente, si apre un mondo completamente nuovo." Questa distillazione di entanglement è essenziale per il futuro Internet quantistico, che richiede più collegamenti di rete di alta qualità. Hanson pensa che il futuro sia a portata di mano:"Tra cinque anni collegheremo quattro città olandesi in una rudimentale rete quantistica".
