Un team del Griffith's Center for Quantum Dynamics in Australia ha dimostrato come testare rigorosamente se coppie di fotoni - particelle di luce - mostrano "l'azione spettrale a distanza" di Einstein. anche in condizioni avverse che imitano quelle al di fuori del laboratorio.

Hanno dimostrato che l'effetto, noto anche come nonlocalità quantistica, può ancora essere verificato anche quando molti dei fotoni vengono persi per assorbimento o diffusione mentre viaggiano dalla sorgente alla destinazione attraverso un canale in fibra ottica. Lo studio sperimentale e le tecniche sono pubblicate sulla rivista Progressi scientifici .

La nonlocalità quantistica è importante nello sviluppo di nuove reti globali di informazione quantistica, che avrà la sicurezza di trasmissione garantita dalle leggi della fisica. Queste sono le reti in cui possono essere collegati potenti computer quantistici.

I fotoni possono essere usati per formare un collegamento quantistico tra due posizioni creando una coppia di fotoni "entangled" - in modo che misurandone uno determini le proprietà del suo gemello - e quindi inviandone uno lungo un canale di comunicazione.

Il leader del team, il professor Geoff Pryde, ha affermato che un collegamento quantistico deve superare un test impegnativo che ha confermato la presenza di nonlocalità quantistica tra le particelle alle due estremità.

"Fallire il test significa che un intercettatore potrebbe infiltrarsi nella rete, " Egli ha detto.

"Con l'aumentare della lunghezza del canale quantistico, sempre meno fotoni passano con successo attraverso il collegamento, perché nessun materiale è perfettamente trasparente e l'assorbimento e la dispersione si fanno sentire.

"Questo è un problema per le tecniche di verifica della non località quantistica esistenti con i fotoni. Ogni fotone perso rende più facile per l'intercettatore violare la sicurezza imitando l'entanglement".

Lo sviluppo di un metodo per testare l'entanglement in presenza di perdita rappresenta da tempo una sfida eccezionale per la comunità scientifica.

Il team ha utilizzato un approccio diverso, il teletrasporto quantistico, per superare il problema dei fotoni persi.

Dottor Morgan Weston, primo autore dello studio, hanno detto di aver selezionato i pochi fotoni sopravvissuti al canale ad alta perdita e di aver teletrasportato quei fotoni fortunati in un altro pulito ed efficiente, canale quantistico.

"Là, il test di verifica prescelto, chiamato sterzo quantistico, si può fare senza problemi, " lei disse.

"Il nostro schema registra un segnale aggiuntivo che ci consente di sapere se la particella di luce è riuscita a superare il canale di trasmissione. Ciò significa che gli eventi di distribuzione falliti possono essere esclusi in anticipo, consentendo di implementare la comunicazione in modo sicuro anche in presenza di perdite molto elevate."

Questo aggiornamento non è facile:la fase di teletrasporto richiede da sola ulteriori coppie di fotoni di alta qualità. Queste coppie di fotoni extra devono essere generate e rilevate con un'efficienza estremamente elevata, per compensare l'effetto della linea di trasmissione con perdite.

Questo è stato possibile grazie alla sorgente di fotoni all'avanguardia e alla tecnologia di rilevamento, sviluppato congiuntamente con il National Institute of Standards and Technology degli Stati Uniti a Boulder, Colorado.

Sebbene l'esperimento sia stato condotto in laboratorio, ha testato canali con assorbimento di fotoni equivalente a circa 80 km di fibra ottica per telecomunicazioni.

Il team mira a integrare il proprio metodo nelle reti quantistiche sviluppate dal Centro di eccellenza del Consiglio di ricerca australiano per il calcolo quantistico e la tecnologia di comunicazione, e testarlo in condizioni reali.