Quando i computer quantistici diventeranno più potenti e diffusi, avranno bisogno di una robusta Internet quantistica per comunicare.

Gli ingegneri della Purdue University hanno affrontato un problema che impedisce lo sviluppo di reti quantistiche abbastanza grandi da supportare in modo affidabile più di una manciata di utenti.

Il metodo, dimostrato in un articolo pubblicato in ottica , potrebbe aiutare a gettare le basi per quando un gran numero di computer quantistici, i sensori quantistici e altre tecnologie quantistiche sono pronti per andare online e comunicare tra loro.

Il team ha implementato un interruttore programmabile per regolare la quantità di dati che va a ciascun utente selezionando e reindirizzando le lunghezze d'onda della luce che trasportano i diversi canali di dati, rendendo possibile aumentare il numero di utenti senza aumentare la perdita di fotoni man mano che la rete si ingrandisce.

Se i fotoni vengono persi, le informazioni quantistiche vengono perse, un problema che tende a verificarsi quanto più i fotoni devono viaggiare attraverso le reti in fibra ottica.

"Mostriamo un modo per eseguire l'instradamento della lunghezza d'onda con un solo pezzo di attrezzatura, un interruttore selettivo della lunghezza d'onda, a, in linea di principio, costruire una rete da 12 a 20 utenti, forse anche di più, " ha detto Andrew Weiner, Professore distinto di ingegneria elettrica e informatica della famiglia Scifres di Purdue. "Gli approcci precedenti hanno richiesto lo scambio fisico di dozzine di filtri ottici fissi sintonizzati su lunghezze d'onda individuali, il che ha reso la possibilità di regolare le connessioni tra gli utenti non praticamente praticabile e la perdita di fotoni più probabile."

Invece di dover aggiungere questi filtri ogni volta che un nuovo utente si unisce alla rete, gli ingegneri potrebbero semplicemente programmare l'interruttore selettivo della lunghezza d'onda per indirizzare le lunghezze d'onda che trasportano i dati a ciascun nuovo utente, riducendo i costi operativi e di manutenzione e rendendo più efficiente un Internet quantistico.

L'interruttore selettivo della lunghezza d'onda può anche essere programmato per regolare la larghezza di banda in base alle esigenze dell'utente, cosa che non era possibile con i filtri ottici fissi. Alcuni utenti potrebbero utilizzare applicazioni che richiedono più larghezza di banda di altri, in modo simile a come guardare gli spettacoli attraverso un servizio di streaming basato sul Web utilizza più larghezza di banda rispetto all'invio di un'e-mail.

Per un Internet quantistico, creare connessioni tra gli utenti e regolare la larghezza di banda significa distribuire l'entanglement, la capacità dei fotoni di mantenere una relazione quantistica fissa tra loro, non importa quanto distanti possano essere per connettere gli utenti in una rete. L'entanglement svolge un ruolo chiave nell'informatica quantistica e nell'elaborazione delle informazioni quantistiche.

"Quando si parla di Internet quantistico, è questa idea di generare entanglement a distanza tra due diverse stazioni, come tra computer quantistici, " disse Navin Lingaraju, un dottorato di ricerca Purdue studente di ingegneria elettrica e informatica. "Il nostro metodo cambia la velocità con cui i fotoni entangled sono condivisi tra diversi utenti. Questi fotoni entangled potrebbero essere usati come risorsa per entanglement computer quantistici o sensori quantistici nelle due diverse stazioni".

I ricercatori della Purdue hanno eseguito lo studio in collaborazione con Joseph Lukens, un ricercatore presso l'Oak Ridge National Laboratory. L'interruttore selettivo della lunghezza d'onda che il team ha implementato si basa su una tecnologia simile utilizzata per regolare la larghezza di banda per la comunicazione classica di oggi.

L'interruttore è anche in grado di utilizzare una "griglia flessibile, " come le comunicazioni classiche a onde luminose ora usano, per suddividere la larghezza di banda per gli utenti a una varietà di lunghezze d'onda e posizioni piuttosto che essere limitati a una serie di lunghezze d'onda fisse, ciascuno dei quali avrebbe una larghezza di banda fissa o capacità di trasporto di informazioni in posizioni fisse.

"Per la prima volta, stiamo cercando di prendere qualcosa di ispirato da questi concetti di comunicazione classici utilizzando apparecchiature comparabili per evidenziare i potenziali vantaggi che ha per le reti quantistiche, "Ha detto Weiner.

Il team sta lavorando alla costruzione di reti più grandi utilizzando l'interruttore selettivo della lunghezza d'onda.