internet quantistico diamanti

Da quando c’è stato l’annuncio di Google sul cosiddetto raggiungimento della supremazia quantistica, o anche quantum computing, l’informatica non è stata più la stessa e si è aperta una nuova era tecnologica basata sugli stati quantici della materia. In pratica al posto dei Bit, un cluster di dati che può accettare valori binari tra 0 e 1, un Qubit (bit a più dimensioni) può contenere anche valori intermedi od oltre il binario stesso.

Tornando a Google, tutti ricordiamo l’annuncio che il suo super computer quantistico ha completato un calcolo in poco più di 3 minuti che altri terminali avrebbero impiegato quasi 10.000 anni. Supremazia quantistica o meno, al limite della vanteria da bar, il computer Sycamore di Google ha aperto il futuro a enormi potenzialità.

Tuttavia c’è un piccolo neo, ovvero nessuno è in grado di capire come sfruttare i Qubit per un Internet quantistico. Il limite deriva dal fatto che i Qubit non possono essere trasmessi per via telematica così come si fa con i Bit.

 

Internet quantistico: in futuro funzionerà se imbrigliato nei diamanti

A cercare di risolvere l’impasse ci stanno pensando le grandi menti di Harvard e del MIT, di cui citiamo un recente studio in cui s’ipotizza che l’Internet quantistico potrebbe esistere se incanalato attraverso dei diamanti. Ma perché i Qubit non possono essere spediti in rete come i Bit?

Non si può per la loro stessa natura quantistica, in quanto sono fatti di luce e si correlano tra loro tramite l’entanglement. Questo effetto fu studiato e introdotto per la prima volta dal fisico teorico Erwin Schrödinger, e in relazione allo scambio d’informazione  l’entanglement quantistico consente ai singoli dati in viaggio di essere perfettamente correlati anche a distanza. Tuttavia dalla teoria sappiamo che l’osservazione dei dati ne modifica la natura e, primo problema, servirebbe una crittografia e dei ripetitori in grado di non permettere interazioni con i Qubit mentre sono in viaggio. Altro problema dei Bit quantistici è che, essendo fotoni, sulle lunghe distanze potrebbe perdersene qualcuno, e così l’informazione veicolata potrebbe essere tronca.

Dunque siamo ben lontani dall’avere un internet quantistico, visto che anche il concetto di router quantico è ben di là da venire. Tale dovrebbe essere un piccolo computer in grado di raccogliere ed elaborare i Qubit, evitando nel frattempo le naturali fluttuazioni degli stati quantici e divulgarli al resto della rete.

 

La ricerca del MIT in sintesi

I ricercatori di cui sopra ritengono che, se all’interno di un diamante si possa creare uno “spazio vuoto” attraverso la sostituzione di alcuni atomi di carbonio con altri di silicio, quella regione potrebbe temporaneamente archiviare lo stato quantico trasportato da un fotone appena ricevuto in attesa del destinatario finale. Si attenderebbe così che si allineino le relative fluttuazioni degli stati quantici per poter poi consegnare l’informazione magari criptata a livello quantico.

Purtroppo non è un concetto semplice da capire, ci basta sapere solo che un dispositivo costituito da questi speciali diamanti può favorire il trasporto dei Qubit per migliaia di chilometri, ma il suo limite attuale non da poco è che può funzionare solo a temperature vicine allo zero assoluto, ovvero ai -273° Celsius.

Come ha affermato il ricercatore Bart Machielse:questo dispositivo combina i tre elementi più importanti di un ripetitore quantistico: una memoria a lungo termine, la capacità di estrarre in modo efficiente le informazioni dai fotoni e un modo per elaborarle localmente. Ognuna di queste sfide è stata già affrontata separatamente, ma nessun dispositivo aveva ancora combinato tutte e tre queste caratteristiche“.

Parlando poi di estendere questa ricerca su scala più grande, un altro ricercatore di nome Ralf Riedinger ha detto:”attualmente, stiamo lavorando per estendere questa ricerca implementando le nostre memorie quantistiche in veri e propri collegamenti urbani in fibra ottica. Abbiamo in programma di creare grandi reti di memorie quantistiche ed esplorare le prime applicazioni di una Internet quantistica“.

Ci vorranno però anni prima di vedere una rete internet del genere, sempre che il mondo sia un giorno un posto migliore dove svilupparle.