Lo sforzo internazionale guidato dai ricercatori del Centro per la dinamica quantistica della Griffith University evidenzia il potenziale delle reti quantistiche nel rivoluzionare le tecnologie di comunicazione a livello quantistico. Lo studio, "Attivazione della nonlocalità in una rete quantistica fotonica", è stato pubblicato su Nature Communications .

I ricercatori Dr. Nora Tischler e Dr. Sergei Slussarenko, responsabili del programma presso il nodo ARC Center of Excellence for Quantum Computation and Communication Technology (CQC2T) presso la Griffith University, ritengono che le loro scoperte siano un primo passo verso reti quantistiche su larga scala, che potrebbero fondamentalmente cambiare il modo in cui comunichiamo su scala globale.

Lo studio approfondisce l’intricato mondo dell’entanglement quantistico, un fenomeno in cui le particelle mantengono una connessione indipendentemente dalla distanza tra loro. L'entanglement quantistico, da tempo riconosciuto come una pietra angolare della tecnologia quantistica, ha incuriosito gli scienziati per le sue potenziali applicazioni nei sensori ipersensibili e nei canali di comunicazione ultra-privati.

Dottorato di ricerca CQC2T Il ricercatore Luis Villegas-Aguilar, insieme al team della Griffith University, ha intrapreso un viaggio per esplorare la relazione tra entanglement quantistico e nonlocalità, correlazioni misteriose che Einstein chiamava "spettrale azione a distanza".

La degradazione di questi effetti quantistici dovuta al rumore ha rappresentato una sfida importante nella realizzazione delle loro applicazioni pratiche. L'esperimento condotto dal team di ricerca ha affrontato questa sfida direttamente.

"In sostanza, il nostro esperimento dimostra come le reti possano essere utilizzate per superare il rumore nelle comunicazioni quantistiche", spiega Villegas-Aguilar. "Simulando le condizioni del mondo reale all'interno di un ambiente controllato, abbiamo mirato a migliorare la tolleranza al rumore e ad "attivare" la nonlocalità quantistica all'interno di una struttura di rete."

Per realizzare questo obiettivo, hanno unito le forze con ricercatori dell'Università del Nuovo Galles del Sud, dell'Università della Sorbona, in Francia, e del National Institute of Standards and Technology negli Stati Uniti. Il team ha creato una rete quantistica a tre stazioni nei propri laboratori, imitando le configurazioni che si potrebbero trovare in una futura Internet quantistica.

"Nel nostro esperimento, abbiamo inviato le particelle intrecciate a diverse stazioni all'interno del laboratorio. Abbiamo utilizzato singoli fotoni intrecciati, che sono particelle quantistiche di luce", ha affermato il dott. Tischler.

"La rete quantistica a tre stazioni, che simula le condizioni di rumore che si potrebbero incontrare in una rete più grande, implementata sul campo. Innanzitutto, abbiamo iniziato con solo due fotoni entangled e abbiamo dimostrato che non potevano produrre nonlocalità quantistica oltre uno specifico limite di rumore."

Quindi, attraverso una progettazione e un'implementazione meticolose, i ricercatori hanno osservato un fenomeno notevole:la nonlocalità quantistica precedentemente perduta potrebbe essere recuperata aggiungendo un ulteriore collegamento di connettività.

"Abbiamo osservato che l'aggiunta della terza stazione alla configurazione della rete ci ha permesso di superare gli effetti del rumore e di attivare la nonlocalità quantistica", afferma il dott. Emanuele Polino, un ricercatore post-dottorato coinvolto nell'esperimento.

Il team è fiducioso che i loro risultati non solo miglioreranno la nostra comprensione dei fenomeni quantistici, ma apriranno anche la strada allo sviluppo di tecnologie quantistiche resilienti e robuste.

Mentre il mondo continua a progredire verso un'era di informatica e comunicazione quantistica, questa ricerca rappresenta una pietra miliare significativa nello sfruttamento di tutto il potenziale della meccanica quantistica.