Per la prima volta, un team di ricercatori è riuscito a teletrasportare informazioni quantistiche attraverso una rete Internet reale, condividendo la stessa infrastruttura in fibra ottica che trasporta dati convenzionali ad alta velocità. Il progresso, guidato dall’ingegnere Prem Kumar della Northwestern University (Stati Uniti), segna una pietra miliare nel percorso verso il cosiddetto “internet quantistico” e dimostra che le future reti quantistiche potrebbero essere costruite sull’infrastruttura di telecomunicazioni già esistente. L’esperimento è riuscito a teletrasportare lo stato quantistico di un fotone lungo 30,2 chilometri di fibra ottica, mentre sullo stesso cavo circolava il traffico dati classico a una velocità di 400 gigabit al secondo. Fino ad ora, questo scenario era considerato praticamente irrealizzabile a causa del rumore generato dai segnali tradizionali, che spesso interferisce e distrugge le informazioni quantistiche, estremamente fragili per loro natura.
Cosa è stato realizzato esattamente
A differenza di quanto spesso mostra la fantascienza, il teletrasporto quantistico non implica lo spostamento di oggetti o persone da un luogo all’altro. In questo caso, ciò che viene teletrasportato è l’informazione quantistica: lo stato di un fotone.
Tale stato non viaggia fisicamente come un pacchetto di dati convenzionale, ma viene ricostruito nel punto di destinazione grazie a un fenomeno fondamentale della fisica quantistica noto come entanglement.
In termini semplici, due particelle intrecciate condividono una connessione quantistica che permette allo stato dell’una di riprodursi nell’altra, anche se sono separate da grandi distanze. Nell’esperimento, i ricercatori hanno effettuato una misurazione congiunta in un nodo intermedio, che ha permesso di ricostruire lo stato quantistico all’estremità ricevente. Come prevede la teoria, lo stato originale è stato distrutto nel processo, garantendo che non vi fosse duplicazione delle informazioni.
Perché questo esperimento è fondamentale
L’importanza del risultato non sta solo nella distanza raggiunta, ma anche nel fatto che è stato realizzato su fibre ottiche già utilizzate per Internet convenzionale. Finora, la maggior parte dei test di teletrasporto quantistico richiedeva cavi dedicati o ambienti altamente controllati, il che aumentava i costi e rendeva difficile un’applicazione su larga scala.
Dimostrare che le informazioni quantistiche possono coesistere con un traffico classico intenso apre la porta al riutilizzo dell’infrastruttura di telecomunicazioni esistente. Ciò ridurrebbe in modo significativo le barriere economiche e tecniche per l’implementazione delle reti quantistiche, accelerandone l’adozione al di fuori del laboratorio e avvicinandole a scenari reali.
La sfida del rumore nella fibra ottica
Uno dei maggiori ostacoli alla combinazione delle comunicazioni classiche e quantistiche è il rumore generato dai segnali tradizionali, in particolare fenomeni come il rumore Raman. Questo effetto può “soffocare” i fotoni quantistici, rendendo impossibile rilevare o ricostruire il loro stato.
Per superare questo problema, il team di Prem Kumar ha separato accuratamente i segnali. I fotoni quantistici sono stati trasmessi nella cosiddetta banda O della fibra ottica, intorno ai 1290 e 1310 nanometri, mentre il traffico dati convenzionale è rimasto nella banda C, intorno ai 1547 nanometri.
Inoltre, sono stati applicati filtri spettrali e temporali che hanno permesso di isolare le informazioni quantistiche e mantenere un’elevata fedeltà nel teletrasporto, anche con potenze elevate del segnale classico.
Quali applicazioni si aprono
Se questa coesistenza tra dati classici e quantistici si consolida, le potenziali applicazioni sono ampie. Una delle più importanti è la creazione di reti di comunicazione ultra sicure tramite crittografia quantistica, dove qualsiasi tentativo di spionaggio sarebbe rilevabile dalle leggi della fisica.
Potrebbe anche facilitare l’interconnessione di computer quantistici situati in città diverse, dando spazio a schemi di calcolo quantistico distribuito. A ciò si aggiungono possibili miglioramenti nei sistemi di sincronizzazione, censimento e misurazione ad alta precisione, aree chiave per la scienza e l’industria.
I prossimi passi verso l’internet quantistico
Nonostante i progressi, gli stessi ricercatori riconoscono che c’è ancora molta strada da fare. Tra i prossimi obiettivi figurano l’estensione delle distanze raggiunte, la sperimentazione di configurazioni più complesse, come lo scambio di entanglement tra più nodi, e la convalida del sistema in condizioni ancora più realistiche, come cavi interrati e ambienti urbani.
Tuttavia, l’esperimento rappresenta una prova concreta che l’Internet quantistico non è solo un concetto teorico. Per la prima volta, il teletrasporto quantistico ha dimostrato di poter coesistere con l’Internet che utilizziamo quotidianamente, avvicinando un futuro in cui entrambe le tecnologie condivideranno la stessa rete globale.
