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Anche il gioco: Cina, Stati Uniti ed Europa hanno raggiunto una pietra miliare nella tecnologia dell’Internet quantistica più o meno nello stesso periodo

La capacità di sfruttare l’entanglement è vista come un passo fondamentale verso l’Internet quantistica, promettendo un modo per generare chiavi di crittografia casuali per informazioni crittografate così rapidamente da renderle quasi indecifrabili. Può anche essere utilizzato per connettere computer quantistici, ampliandone le capacità operative.

I risultati dei team cinese e americano sono stati dettagliati nella rivista Nature, mentre l’articolo dei ricercatori olandesi è stato caricato come prestampa sul sito di archivio online arXiv in aprile e non è stato sottoposto a revisione paritaria.

Ricercatori cinesi – guidati dal Paese “Abu Al-Kam” Pan Jianwei, dell’Università della Scienza e della Tecnologia della Cina (USTC), ha descritto questo risultato come una “pietra fondamentale” nella transizione verso sperimentazioni su larga scala.

“Questo passo è già stato implementato fuori dal laboratorio e sul campo”, ha detto l’autore principale dell’articolo olandese Ronald Hansson, fisico dell’Università di Tecnologia di Delft, secondo un comunicato stampa di Nature.

Un team dell’Università di Harvard, guidato dal fisico Mikhail Lukin, ha affermato che la “sfida chiave” nel realizzare una comunicazione quantistica pratica su lunghe distanze “implica un forte entanglement tra i nodi di memoria quantistica collegati da infrastrutture in fibra ottica”.

I ricercatori americani hanno spiegato che ogni nodo contiene qubit – la versione quantistica dei bit del computer, l’unità base dell’informazione rappresentata dal numero 0 o 1 e che può esistere anche in un terzo stato fuso – che comunicano tramite “canali ottici”.

Sebbene ogni team abbia dimostrato l’entanglement quantistico utilizzando cavi in ​​fibra ottica per creare comunicazioni sicure tra i dispositivi dei nodi riceventi, i loro metodi differivano.

Ricercatori statunitensi hanno collegato due nodi posizionati fianco a fianco in un laboratorio di Harvard a Cambridge, nel Massachusetts, utilizzando un anello di fibra di 35 chilometri (22 miglia) che si estendeva fino a Boston.

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Il team cinese ha creato tre nodi – chiamati Alice, Bob e Charlie – in una rete triangolare attorno a Hefei, la capitale della provincia di Anhui e sede dell’USTC, con un laboratorio server centrale nel mezzo, il tutto a circa 10 chilometri (6 miglia ) a parte. ).

Nei Paesi Bassi, un totale di 25 km (15 miglia) di fibra va da Delft a L’Aia, collegando due nodi a un server nel punto centrale.

Pan e i suoi ricercatori hanno eseguito uno schema a fotone singolo, utilizzando qubit codificati in una serie di atomi di rubidio, per inviare un fotone da ciascun nodo a un server per l’entanglement, secondo l’articolo.

I ricercatori cinesi hanno affermato che se due fotoni arrivano al server esattamente nello stesso momento, si ottiene uno stato di entanglement.

“Il nostro lavoro fornisce un banco di prova su scala urbana per valutare ed esplorare protocolli di rete quantistica multi-nodo e avvia una fase di ricerca sull’Internet quantistica”, si legge nel documento.

Pan ha detto a Nature che il suo team prevede di essere in grado di creare intrecci su 1.000 chilometri (621 miglia) di fibra ottica utilizzando circa 10 nodi entro la fine del decennio.

Invece di fare affidamento su un gruppo di atomi, il team americano ha utilizzato dispositivi diamantati con atomi di carbonio sostituiti da atomi di silicio. “Fondamentalmente, abbiamo collegato due piccoli computer quantistici”, ha detto Lukin.

Nell’esperimento statunitense, un singolo fotone è stato inviato al primo nodo dove ha impigliato un atomo di silicio prima di essere inviato attorno all’anello della fibra per contattare un secondo atomo di silicio sull’altro nodo, consentendo l’entanglement.

Il “padre della quantistica” cinese Pan Jianwei, che ha guidato il gruppo di ricerca dell’USTC che ha creato una rete di comunicazioni quantistiche a Hefei, la capitale della provincia di Anhui, nella Cina orientale. Foto: Xinhua

Con un approccio simile a quello dei loro colleghi americani, i ricercatori olandesi hanno utilizzato atomi di azoto incorporati in cristalli di diamante.

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Il rapporto della rivista Nature indicava che i metodi cinese e olandese si basavano su un momento molto preciso dell’arrivo dei fotoni a un server centrale, che richiede un livello di messa a punto che il metodo dei ricercatori americani non richiedeva.

Secondo la rivista Nature, il metodo del singolo atomo è meno efficiente del metodo cinese dell’insieme, ma è più adattabile in quanto può essere utilizzato per eseguire calcoli di base.

Il metodo dei ricercatori cinesi ha raggiunto un’efficienza di entanglement superiore di “due ordini di grandezza” rispetto ai loro omologhi americani, afferma un comunicato stampa dell’USTC.

Anche se dimostrare che l’intreccio tra i nodi esistenti nella città è un risultato importante, Hanson ha detto a Nature: “Ciò non significa che sia ancora commercialmente utile, ma è un grande passo”.

Il fisico Tracey Northup dell’Università di Innsbruck in Austria, che non è stato coinvolto in nessuno degli studi, ha affermato che gli esperimenti sono “le dimostrazioni più avanzate fino ad oggi” della tecnologia necessaria per sviluppare l’internet quantistico, secondo la rivista Nature.

Orsina Fiorentini
Orsina Fiorentini
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