L'Internet quantistico promette comunicazioni assolutamente a prova di tocco e potenti reti di sensori distribuiti per la nuova scienza e tecnologia. Però, perché le informazioni quantistiche non possono essere copiate, non è possibile inviare queste informazioni su una rete classica. Le informazioni quantistiche devono essere trasmesse da particelle quantistiche, e per questo sono necessarie interfacce speciali. Il fisico sperimentale di Innsbruck Ben Lanyon, che è stato insignito dell'Austrian START Prize nel 2015 per le sue ricerche, sta studiando queste importanti intersezioni di una futura Internet quantistica.

Ora il suo team presso il Dipartimento di Fisica Sperimentale dell'Università di Innsbruck e presso l'Istituto di ottica quantistica e informazione quantistica dell'Accademia austriaca delle scienze ha raggiunto un record per il trasferimento dell'entanglement quantistico tra materia e luce. Per la prima volta, una distanza di 50 chilometri è stata coperta utilizzando cavi in ​​fibra ottica. "Si tratta di due ordini di grandezza in più di quanto fosse possibile in precedenza ed è una distanza pratica per iniziare a costruire reti quantistiche interurbane, "dice Ben Lanyon.

Fotone convertito per la trasmissione

Il team di Lanyon ha iniziato l'esperimento con un atomo di calcio intrappolato in una trappola ionica. Utilizzando raggi laser, i ricercatori scrivono uno stato quantistico sullo ione e contemporaneamente lo eccitano per emettere un fotone in cui sono memorizzate le informazioni quantistiche. Di conseguenza, gli stati quantistici dell'atomo e della particella leggera sono entangled. Ma 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, " afferma Ben Lanyon. Il suo team quindi invia inizialmente la particella di luce attraverso un cristallo non lineare illuminato da un potente laser. In tal modo la lunghezza d'onda del fotone viene convertita nel valore ottimale per i viaggi a lunga distanza:l'attuale lunghezza d'onda standard delle telecomunicazioni di 1550 nanometri. I ricercatori da Innsbruck quindi inviano questo fotone attraverso una linea di fibra ottica lunga 50 chilometri.Le loro misurazioni mostrano che l'atomo e la particella di luce sono ancora entangled anche dopo la conversione della lunghezza d'onda e questo lungo viaggio.

Distanze ancora maggiori in vista

Come passo successivo, Lanyon e il suo team dimostrano che i loro metodi consentirebbero di generare entanglement tra ioni a distanza di 100 chilometri e oltre. Due nodi inviano ciascuno un fotone entangled su una distanza di 50 chilometri a un'intersezione dove le particelle di luce vengono misurate in modo tale da perdere l'entanglement con gli ioni, che a sua volta li avrebbe impigliati. Con una distanza tra i nodi di 100 chilometri ora una possibilità, si potrebbe quindi prevedere la costruzione della prima rete quantistica interurbana di materia leggera nei prossimi anni:solo una manciata di sistemi ionici intrappolati sarebbe necessaria sulla strada per stabilire un'internet quantistica tra Innsbruck e Vienna, Per esempio.

Il team di Lanyon fa parte della Quantum Internet Alliance, un progetto internazionale nel quadro Quantum Flagship dell'Unione Europea. I risultati attuali sono stati pubblicati sulla rivista Nature Informazioni quantistiche .