I ricercatori sono riusciti a realizzare un teletrasporto quantistico quasi perfetto nonostante la presenza di rumore che solitamente interrompe il trasferimento dello stato quantistico. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Science Advances .
Nel teletrasporto, lo stato di una particella quantistica, o qubit, viene trasferito da un luogo all'altro senza inviare la particella stessa. Questo trasferimento richiede risorse quantistiche, come l'entanglement tra una coppia aggiuntiva di qubit.
Nel caso ideale, il trasferimento e il teletrasporto dello stato del qubit possono essere eseguiti perfettamente. Tuttavia, i sistemi del mondo reale sono vulnerabili al rumore e ai disturbi, e questo riduce e limita la qualità del teletrasporto.
I ricercatori dell’Università di Turku, in Finlandia, e dell’Università di Scienza e Tecnologia della Cina, Hefei, hanno ora proposto un’idea teorica e condotto esperimenti corrispondenti per superare questo problema. In altre parole, il nuovo approccio consente di raggiungere un teletrasporto di alta qualità nonostante la presenza di rumore.
"Il lavoro si basa sull'idea di distribuire l'entanglement, prima di eseguire il protocollo di teletrasporto, oltre i qubit utilizzati, cioè sfruttare l'entanglement ibrido tra diversi gradi di libertà fisica", afferma il professor Jyrki Piilo dell'Università di Turku.
Convenzionalmente, la polarizzazione dei fotoni è stata utilizzata per l'entanglement dei qubit nel teletrasporto, mentre l'approccio attuale sfrutta l'entanglement ibrido tra la polarizzazione e la frequenza dei fotoni.
"Ciò consente un cambiamento significativo nel modo in cui il rumore influenza il protocollo e, di fatto, la nostra scoperta inverte il ruolo del rumore da dannoso a benefico per il teletrasporto", afferma Piilo.
Con l’entanglement convenzionale dei qubit in presenza di rumore, il protocollo di teletrasporto non funziona. Nel caso in cui inizialmente vi sia un intreccio ibrido e nessun rumore, neanche il teletrasporto funziona.
"Tuttavia, quando abbiamo un entanglement ibrido e aggiungiamo rumore, il teletrasporto e il trasferimento dello stato quantico avvengono in modo quasi perfetto", afferma il dottor Olli Siltanen, la cui tesi di dottorato ha presentato la parte teorica della ricerca attuale.
In generale, la scoperta consente un teletrasporto quasi ideale nonostante la presenza di un certo tipo di rumore quando si utilizzano i fotoni per il teletrasporto.
"Anche se nel nostro laboratorio abbiamo effettuato numerosi esperimenti su diversi aspetti della fisica quantistica con i fotoni, è stato molto emozionante e gratificante vedere completato con successo questo esperimento di teletrasporto molto impegnativo", afferma il dott. Zhao-Di Liu dell'Università di Scienza e Tecnologia della Cina, Hefei.
"Si tratta di un significativo esperimento di prova di principio nel contesto di uno dei più importanti protocolli quantistici", afferma il professor Chuan-Feng Li dell'Università di Scienza e Tecnologia della Cina, Hefei.
Il teletrasporto ha applicazioni importanti, ad esempio nella trasmissione di informazioni quantistiche, ed è della massima importanza disporre di approcci che proteggano questa trasmissione dal rumore e possano essere utilizzati per altre applicazioni quantistiche.
I risultati dello studio attuale possono essere considerati una ricerca di base che riveste un'importanza fondamentale significativa e apre percorsi intriganti per il lavoro futuro per estendere l'approccio a tipi generali di fonti di rumore e altri protocolli quantistici.
Ulteriori informazioni: Zhao-Di Liu et al, Superare il rumore nel teletrasporto quantistico con l'entanglement ibrido multipartito, Progressi scientifici (2024). DOI:10.1126/sciadv.adj3435
Informazioni sul giornale: La scienza avanza
Fornito dall'Università di Turku
