Effettuato un teletrasporto quantistico sostenuto e ad alta fedeltà

L’informatica, l’archiviazione dati e il rilevamento di precisione sono i campi che avranno i maggiori vantaggi da una rete internet quantistica, una rete in cui le informazioni vengono archiviate in qubit e condivise attraverso l’entanglement quantistico. Questo inaugurerà una nuova era della comunicazione.
Gli scienziati del Fermi National Accelerator Laboratory, il laboratorio nazionale del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti affiliato con l’Università di Chicago, insieme ai partner di cinque istituzioni hanno compiuto un passo significativo verso la realizzazione di una rete Internet quantistica.
In un documento pubblicato su PRX Quantum, il team presenta per la prima volta una dimostrazione di un teletrasporto prolungato a lunga distanza di qubit costituiti da fotoni con una fedeltà superiore al 90%.
I qubit sono stati teletrasportati attraverso una rete in fibra ottica lunga 44 chilometri utilizzando rilevatori a fotone singolo all’avanguardia, e apparecchiature standard.
“Siamo entusiasti di questi risultati”, ha detto Panagiotis Spentzouris, capo del programma di scienza quantistica del Fermilab e coautore del documento. “Questo è un risultato chiave sulla strada per la creazione di una tecnologia che ridefinirà il modo in cui conduciamo la comunicazione globale”.
Il risultato arriva solo pochi mesi dopo che il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti ha svelato il suo progetto per un Internet quantistico nazionale in una conferenza stampa tenuta all’Università di Chicago.
Collegamento di particelle
Il teletrasporto quantistico è un trasferimento “disincarnato” di stati quantistici da un luogo a un altro. Il teletrasporto quantistico di un qubit si ottiene utilizzando l’entanglement quantistico, in cui due o più particelle sono legate l’una all’altra. Se una coppia di particelle entangled è condivisa tra due posizioni separate, indipendentemente dalla distanza che le separa, le informazioni codificate vengono teletrasportate.
Il team, composto da ricercatori del Fermilab, AT&T, Caltech, Harvard University, NASA Jet Propulsion Laboratory e University of Calgary  ha teletrasportato con successo i qubit su due sistemi: Caltech Quantum Network e Fermilab Quantum Network. I sistemi sono stati progettati, costruiti, commissionati e implementati dal programma di ricerca pubblico-privato della Caltech su Intelligent Quantum Networks and Technologies, o IN-Q-NET.
“Siamo molto orgogliosi di aver raggiunto questo traguardo sui sistemi di teletrasporto quantistico sostenibili, ad alte prestazioni e scalabili”, ha dichiarato Maria Spiropulu, professoressa di fisica Shang-Yi Ch’en al Caltech e direttrice del programma di ricerca IN-Q-NET . “I risultati saranno ulteriormente migliorati con gli aggiornamenti del sistema che prevediamo di completare entro il secondo trimestre del 2021”.
Le reti Caltech e Fermilab, che presentano un’elaborazione dei dati quasi autonoma, sono compatibili sia con l’infrastruttura di telecomunicazioni esistente che con i dispositivi di elaborazione e archiviazione quantistica emergenti. I ricercatori li stanno usando per migliorare la fedeltà e il tasso di distribuzione dell’entanglement, dando maggiore enfasi ai protocolli di comunicazione quantistica complessi e sulla scienza fondamentale.
“Con questa dimostrazione stiamo iniziando a gettare le basi per la costruzione di una rete quantistica metropolitana nell’area di Chicago”, ha detto Spentzouris.
La rete Chicagoland, denominata Illinois Express Quantum Network, è stata progettata dal Fermilab in collaborazione con Argonne National Laboratory, Caltech, Northwestern University e partner industriali.
“L’impresa è una testimonianza del successo della collaborazione tra discipline e istituzioni, che guida gran parte di ciò che realizziamo nella scienza”, ha affermato Joe Lykken, vicedirettore della ricerca del Fermilab. “Mi congratulo con il team IN-Q-NET ei nostri partner nel mondo accademico e industriale per questo risultato unico nel suo genere nel teletrasporto quantistico”.
Fonte: https://phys.org/news/2020-12-sustained-high-fidelity-quantum-teleportation.html