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26 maggio 2022 dal sito web Inverse traduzione di Nicoletta Marino
Gli scienziati hanno appena posato la pietra angolare del nostro futuro di Internet quantistico. E la malta che lo tiene insieme è il teletrasporto...
Internet di oggi non è l'ultima frontiera della comunicazione.
I fisici hanno creato un nuovo metodo di comunicazione in cui le informazioni possono essere inviate su quella che viene chiamata "Internet quantistica", una rete di dispositivi quantistici che fornisce comunicazioni iper-sicure, cronometraggio ultra-accurato e dozzine di altre applicazioni che gli scienziati non possono nemmeno iniziare ad anticipare.
Anche il solo provarci è come aspettarsi che Alan Turing predice TikTok.
Gli scienziati di QuTech, una collaborazione tra la Delft University of Technology e l'Organizzazione olandese per la ricerca scientifica applicata, che l'anno scorso ha costruito la prima rete quantistica al mondo , hanno pubblicato mercoledì la svolta in un articolo sulla rivista Nature.
Il team ha inviato con successo informazioni quantistiche tra due nodi non vicini (pensate: router quantistici) utilizzando un concetto a lungo discusso sia dai fisici quantistici che dai fan di Star Trek: il teletrasporto.
Hanson è un fisico sperimentale, co-fondatore di QuTech e Professore Emerito presso la Delft University of Technology.
Questa capacità di teletrasportarsi è ciò che fondamentalmente forma una rete quantistica: la fisica profonda che tiene insieme l'intera cosa.
Senza la capacità di trasferire informazioni tramite il teletrasporto, l'Internet quantistica non sarebbe possibile.
Tuttavia, questo "teletrasporto" non è esattamente come cancellare gli atomi del Capitano Kirk solo per materializzarli di nuovo su un pianeta di classe M appena scoperto.
Questa di cui stiamo parlando, non è materia organica: sono informazioni o, più specificamente, bit quantistici (o qubit).
Internet di oggi utilizza bit, una combinazione di 0 e 1, per formare tutto online, incluso questo stesso sito web.
I qubit sono 0 e 1 che esistono contemporaneamente in uno stato chiamato "sovrapposizione", che consente ai computer quantistici in grado di rispondere in pochi minuti, a complessi problemi matematici mentre un potente supercomputer impiegherebbe 10.000 anniper comprenderli.
L'Internet quantistica è anche intrinsecamente sicura, perché i qubit si basano sulle proprietà fisiche dei fotoni piuttosto che sul codice vulnerabile, quindi non possono essere intercettati. In altre parole, è quasi impossibile hackeare i messaggi quantistici.
Allora, dove si inserisce il teletrasporto?
Per sfruttare tutto il potenziale dei computer quantistici, li si devono collegare in rete insieme, ma i qubit non possono essere inviati allo stesso modo dei bit tradizionali.
Mentre i bit viaggiano tramite la luce (cavi in fibra ottica) o le onde radio, i fotoni che trasportano i qubit si degradano rapidamente usando gli stessi metodi.
Inoltre, poiché i qubit non possono essere amplificati o copiati ("clonati" come amano dire i fisici quantistici), il segnale non può nemmeno essere potenziato.
Quindi gli scienziati hanno trovato un modo diverso per inviare informazioni quantistiche usando il teletrasporto, il tutto portato a voi dal misterioso fenomeno noto come entanglement quantistico.
L'entanglement quantistico è quando due particelle sono intrinsecamente collegate, quindi quando ne leggi una, conosci immediatamente lo stato dell'altra, sia che si trovi nella stanza accanto o nella galassia successiva.
Questo principio quantistico di base è un tale mistero che persino Albert Einstein, un fisico di prim'ordine e un tipo intelligente a tutto tondo, alzò le mani e lo descrisse semplicemente come "azione spettrale a distanza".
Ma a causa di questa "azione spettrale", se una rete potesse stabilire un entanglement su vaste distanze, ad esempio dagli Stati Uniti alla Cina, i qubit potrebbero teletrasportarsi senza perdere alcuna fedeltà.
Il modo in cui funziona il teletrasporto quantistico è semplice e complesso allo stesso tempo (come solo la meccanica quantistica può essere), e questo studio mostra in miniatura come il teletrasporto in una Internet quantistica funziona.
Nello studio, gli scienziati di QuTech hanno teletrasportato informazioni tra tre nodi.
Le informazioni sono state inviate dal nodo C, o Charlie, a un altro punto chiamato nodo A, o Alice.
Per fare ciò, i ricercatori hanno utilizzato un intermediario, il nodo B o Bob.
In primo luogo, Alice e Bob rimangono impigliati in un cavo ottico usando i loro processori quantistici, e Bob memorizza questo stato intrecciato su quello che viene chiamato un "qubit di memoria".
Bob quindi si intreccia con Charlie e, utilizzando quello che QuTech chiama un "gioco di prestigio meccanico quantistico", Bob esegue una misurazione speciale sul suo processore e scambia il suo intreccio con Charlie, con l'intreccio di Alice, memorizzato nel suo qubit di memoria.
Alice e Charlie ora condividono uno stato di intrecci, ma questa non è la fine del processo: Scotty ha appena riscaldato il teletrasporto.
Charlie quindi prepara il bit quantico da teletrasportare e infine esegue una misurazione congiunta con il messaggio e il suo stato di intreccio con Alice.
Quando l'informazione scompare dalla parte di Charlie, appare immediatamente dalla parte di Alice.
Dopo un po' di decifrazione quantistica, le informazioni sono ora disponibili.
Sebbene l'Internet quantistica realizzerà meraviglie tecnologiche impossibili per gli standard odierni, è improbabile che un giorno tutti i nostri laptop e iPhone diventino semplicemente "quantistici".
Invece, immagina un futuro in cui la nostra Internet classica e l'Internet quantistica funzionano in tandem - con i teletrasporti quantistici in standby quando è necessario inviare una comunicazione extra-sicura, ad esempio, o se si ha a che fare con altre informazioni altamente sensibili.
Ma lo streaming della tua ultima abbuffata di Netflix sarà probabilmente ancora un lavoro per la vostra Internet standard e ordinaria.
Sebbene lo studio QuTechsi sia concentrato solo su una semplice rete a tre nodi, Hanson afferma che l'idea può essere ampliata per includere tutti i nodi necessari.
La fase successiva della ricerca consiste nel testare il metodo al di fuori del laboratorio e nel teletrasportare le informazioni a distanze maggiori.
È solo l'inizio del processo di ampliamento della tecnologia che alimenterà l'era della comunicazione quantistica.
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