Un risultato di una ricerca dell'esercito degli Stati Uniti avvicina ulteriormente l'internet quantistica. Tale Internet potrebbe offrire la sicurezza militare, capacità di rilevamento e cronometraggio non possibili con gli approcci di rete tradizionali.

Centro per le informazioni quantistiche distribuite del laboratorio di ricerca dell'esercito dell'esercito degli Stati Uniti, finanziato e gestito dall'Ufficio di ricerca dell'esercito del laboratorio, hanno visto i ricercatori dell'Università di Innsbruck raggiungere un record per il trasferimento dell'entanglement quantistico tra materia e luce, una distanza di 50 chilometri utilizzando cavi in ​​fibra ottica.

L'entanglement è una correlazione che può essere creata tra entità quantistiche come i qubit. Quando due qubit sono entangled e viene effettuata una misurazione su uno, influenzerà l'esito di una misurazione effettuata sull'altro, anche se quel secondo qubit è fisicamente lontano.

"Questo [50 chilometri] è due ordini di grandezza più in là di quanto fosse possibile in precedenza ed è una distanza pratica per iniziare a costruire reti quantistiche interurbane, " ha detto il dottor Ben Lanyon, fisico sperimentale presso l'Università di Innsbruck e il ricercatore principale per il progetto, i cui risultati sono pubblicati sulla rivista Nature Informazioni quantistiche .

Le reti quantistiche interurbane sarebbero composte da nodi di rete distanti di qubit fisici, quali sono, nonostante la grande separazione fisica, comunque impigliato. Questa distribuzione dell'entanglement è essenziale per stabilire un'internet quantistica, ricercatori hanno detto.

"La dimostrazione è un importante passo avanti per raggiungere un entanglement distribuito su larga scala, " ha detto la dottoressa Sara Gamble, co-responsabile del programma dell'Esercito a supporto della ricerca. "La qualità dell'entanglement dopo aver viaggiato attraverso la fibra è sufficientemente elevata anche dall'altra parte per soddisfare alcuni dei requisiti per alcune delle applicazioni di rete quantistica più difficili".

Il team di ricerca ha iniziato l'esperimento con un atomo di calcio intrappolato in una trappola ionica. Utilizzando raggi laser, i ricercatori hanno scritto uno stato quantistico sullo ione e contemporaneamente lo hanno eccitato per emettere un fotone in cui sono memorizzate le informazioni quantistiche. Di conseguenza, gli stati quantistici dell'atomo e della particella di luce erano entangled.

La sfida è trasmettere il fotone su cavi in ​​fibra ottica.

"Il fotone emesso dallo ione calcio ha una lunghezza d'onda di 854 nanometri ed è rapidamente assorbito dalla fibra ottica, " ha detto Lanyon.

Il suo team ha quindi inizialmente inviato la particella di luce attraverso un cristallo non lineare illuminato da un potente laser. La lunghezza d'onda del fotone è stata convertita nel valore ottimale per i viaggi a lunga distanza:l'attuale lunghezza d'onda standard delle telecomunicazioni di 1, 550 nanometri.

I ricercatori hanno quindi inviato questo fotone attraverso la linea di fibre ottiche lunga 50 chilometri. Le loro misurazioni mostrano che l'atomo e le particelle luminose erano ancora entangled anche dopo la conversione della lunghezza d'onda e la distanza percorsa.

"La scelta di utilizzare il calcio significa che questi risultati forniscono anche un percorso diretto per realizzare una rete intricata di orologi atomici su una grande distanza fisica, poiché il calcio può essere co-intrappolato con un qubit "orologio" di alta qualità. Le reti di orologi entangled su larga scala sono di grande interesse per l'esercito per la posizione di precisione, navigazione, e applicazioni di temporizzazione, " ha detto il dottor Fredrik Fatemi, un ricercatore dell'esercito che co-gestisce anche il programma.