La teletransportazione quantistica ha appena compiuto un passo che gli scienziati aspettavano da anni, e stavolta non si tratta della solita dimostrazione da laboratorio buona giusto per riempire una diapositiva a un convegno. Un gruppo internazionale di ricercatori è riuscito a dimostrare, dati alla mano, che questo metodo può trasmettere informazioni in modo molto più efficiente rispetto al sistema tradizionale. E questo cambia parecchie cose per quello che chiamiamo internet quantistico.
Facciamo un passo indietro. L’idea di fondo dell’internet quantistico è collegare i computer sfruttando le leggi della meccanica quantistica, così da ottenere comunicazioni sicure per loro stessa natura e nuovi modi di condividere dati. Il problema, però, è sempre lo stesso da decenni. I fotoni che trasportano l’informazione quantistica si perdono man mano che viaggiano su lunghe distanze, sia via fibra ottica sia attraverso altri canali di trasmissione. Più chilometri percorrono, più aumenta il rischio che il messaggio svanisca lungo il tragitto.
Come funziona il teletrasporto quantistico e perché conta davvero
Qui entra in gioco la teletransportazione quantistica, che nasce proprio come possibile risposta a quel problema. Invece di spedire direttamente il fotone che contiene l’informazione, se ne ricostruisce lo stato quantistico su un’altra particella già precedentemente entangled, cioè intrecciata a livello quantistico. In questo modo l’informazione viene teletrasportata senza che il fotone originale debba percorrere decine o centinaia di chilometri. Meno viaggio, meno perdite.
Il fenomeno era già stato dimostrato sperimentalmente diverse volte, non c’è nulla di nuovo in questo. Trasferire informazione quantistica attraverso la teletransportazione si poteva fare, ma fino a oggi nella pratica non era mai riuscito a battere il metodo più semplice, cioè inviare direttamente il fotone lungo una linea di comunicazione. Ed è esattamente qui che casca l’asino, o meglio, dove finora si era incagliato tutto.
I numeri dello studio pubblicato su Nature Physics
Uno studio uscito su Nature Physics potrebbe segnare un’inversione di rotta. Il team ha dimostrato che, a parità di condizioni di perdita, la teletransportazione quantistica ha trasmesso informazioni con un’efficienza quasi tre volte superiore rispetto all’invio diretto dei fotoni. È la prima prova sperimentale di un vantaggio pratico e incondizionato di questo metodo rispetto a quello convenzionale. Non un dettaglio da poco.
Nel concreto, i ricercatori hanno raggiunto un’efficienza di rilevamento dell’82% per i fotoni entangled preparati per la teletransportazione. Da lì hanno mostrato che il protocollo poteva trasmettere informazione quantistica con un’efficienza vicina al triplo rispetto all’invio diretto lungo lo stesso canale con perdite.
Il risultato è promettente, ma nessuno si illuda che l’internet quantistico sia pronto a rimpiazzare le reti attuali. Servono ancora ripetitori capaci di estendere la portata della comunicazione, memorie quantistiche che immagazzinino temporaneamente le informazioni e sorgenti di fotoni molto più solide. E tutto questo mentre l’industria continua a costruire computer quantistici con applicazioni davvero utili.
Gli autori, comunque, considerano il lavoro un punto di svolta. Per la prima volta la teletransportazione quantistica non funziona soltanto come esperimento da laboratorio, ma offre un vantaggio pratico rispetto al metodo classico per trasmettere informazione quantistica.
Va detto che l’internet quantistico non sostituirà quello che usiamo oggi per navigare, guardare video, mandare messaggi o condividere foto. Il suo scopo sarà collegare i computer quantistici, distribuire chiavi crittografiche con un livello di sicurezza impossibile da ottenere con i sistemi attuali e permettere a laboratori, data center e sensori di scambiarsi informazione quantistica a grandi distanze. Prima di arrivarci restano parecchie sfide tecniche da risolvere. Questo studio suggerisce che una delle più importanti ha appena fatto un passo avanti.