Un altro importante passo verso un'Internet quantistica

La marcia verso il calcolo quantistico generalista non conosce soste. L'articolo pubblicato dalla prestigiosa rivista Nature (Yong Yu et al. ‒ Entanglement of two quantum memories via fibres over dozens of kilometres) rappresenta un ulteriore passo avanti nella definizione di quella fase cruciale della ricerca che è rappresentata dal “collegamento” di processori quantistici.

La cosiddetta “internet quantistica” dovrebbe consentire la generalizzazione delle applicazioni promesse dai prossimi computer quantistici, allargando la base dei settori in cui questi ultimi potranno offrire tutta la loro potenza di calcolo.

La rete quantistica si gioverà di un fenomeno quantistico chiamato “entanglement” (correlazione quantistica). Ne abbiamo parlato più volte in queste pagine ma varrà la pena ricordarlo.

Consideriamo due particelle che abbiano avuto modo di interagire reciprocamente a un certo istante. Nell'infinitamente piccolo, esiste un problema di “indeterminazione” per cui non è possibile conoscere con assoluta precisione alcune informazioni “accoppiate” riguardanti lo stato di una data particella: se abbiamo certezza sulla misura di un parametro, non potremo averne altrettanto sulla misura dell'altro e viceversa.

Torniamo alle nostre due particelle che hanno interagito. Se la loro storia successiva dovesse portarle una lontana dall'altra, anche a distanze cosmiche, magari ai limiti estremi e opposti dell'universo, la misura effettuata su una delle due consentirà istantaneamente di conoscere lo stato dell'altra, in modo complementare.

Nel caso dei processori quantistici, la realizzazione di una rete dipenderà fortemente dall'entanglement di memorie remote. Attualmente, la massima separazione fisica raggiunta da due “nodi” è di 1 chilometro e 300 metri. La sfida tecnologica è di arrivare a distanze sempre più grandi.

L'articolo fa riferimento a un esperimento in cui si verifica l'entanglement quantistico fra due complessi atomici attraverso la trasmissione di fotoni tramite una fibra ottica. L'aspetto interessante è che tale esperienza è pensata quindi su scala urbana. I complessi atomici (ensemble) funzionano come memorie quantistiche che immagazzinano gli stati quantici. In tal modo, la distanza operabile può arrivare fino a oltre 22 chilometri utilizzando un fenomeno di interferenza a due fotoni. Si potrebbe arrivare anche a oltre 50 chilometri con interferenza a un solo fotone, sempre mediante fibra.

La possibilità di gestire il collegamento “entangled” fra due nodi a distanze simili permetterebbe di estendere la connessione a più nodi, quindi a distanze maggiori: in definitiva, costituendo la base di una vera e propria rete quantistica.