Internet Quantistica: il balzo in avanti arriva da una “banale” fibra ottica da 120 euro

Svolta epocale a Edimburgo: ricercatori uniscono due reti quantistiche trasformando il “caos” della luce in una risorsa. E la Gran Bretagna investe pesantemente su queste innovazioni. 

Per anni ci hanno parlato dell’Internet Quantistico come della prossima frontiera: una rete globale, sicura e potentissima, non basata su segnali elettrici ma sugli strani legami che si formano tra le particelle di luce. Un sogno bellissimo, spesso rimasto confinato in laboratori pieni di apparecchiature costose quanto fragili.

Ora, però, arriva una notizia che sposta l’asticella dal “teorico” al “pratico”. Un team della Heriot-Watt University di Edimburgo non solo ha creato un prototipo funzionante, ma ha fatto qualcosa che nessuno aveva mai fatto prima: ha collegato due reti quantistiche separate, facendole operare come un unico sistema a 8 utenti. L’esperimento è stato oggetto di un articolo su Nature.

La cosa più sorprendente? Non hanno usato chip futuristici dal costo proibitivo, ma una comune fibra ottica commerciale.

Dal Caos all’Ordine: la genialità dell’approccio

Solitamente, la costruzione di computer o reti quantistiche richiede hardware personalizzato incredibilmente costoso. Il team scozzese ha invece adottato un approccio pragmatico, quasi “industriale”.

Al centro del loro prototipo c’è una fibra ottica multimodale che costa meno di 100 sterline.

Il problema storico di queste fibre è che la luce, passandoci attraverso, rimbalza in modo caotico (scattering), creando disordine.

• L’idea vincente: Invece di combattere questo caos, i ricercatori lo hanno “imbrigliato”.

• Il risultato: Hanno programmato la fibra per trasformare quel disordine interno in un router di entanglement riconfigurabile.

In pratica, hanno creato un dispositivo che può distribuire l’entanglement (la correlazione quantistica a distanza) tra utenti diversi, cambiando configurazione a piacimento. Come spiega la Dott.ssa Natalia Herrera Valencia, autrice principale dello studio, hanno trasformato “il disordine interno in un potente circuito ottico ad alta dimensione”.

Operazioni circuitali a 8×8 dimensioni che instradano l’entanglement dei qubit tra otto utenti in tre diverse configurazioni di rete globale (inserti). Queste includono collegamenti di entanglement tra quattro coppie di utenti locali AB e GH (a), quattro coppie di utenti globali AG e BH (b) e quattro coppie costituite da combinazioni di utenti sia locali che globali (c). Per ciascuna configurazione di rete vengono mostrate le correlazioni normalizzate a due fotoni misurate in due MUB. Applicando un testimone di entanglement adeguato, siamo in grado di certificare il successo dell’instradamento dell’entanglement in tutte e tre le configurazioni.

Perché è una notizia importante (anche economicamente)

Non si tratta solo di fisica, ma di infrastruttura strategica. Ecco i punti chiave che rendono questa scoperta rilevante per il futuro tecnologico ed economico:

• Interconnessione: Fino a ieri si riusciva a creare una singola rete. Oggi si è dimostrato che le reti possono parlarsi tra loro. È la differenza tra avere una LAN in ufficio e avere Internet, si aprono innumerevoli porte comunicative.

• Teletrasporto Multiplexed: Il sistema è riuscito a scambiare entanglement tra quattro utenti distanti su due canali contemporaneamente. In termini di telecomunicazioni, è come passare da una strada a corsia unica a un’autostrada a più corsie.

• Scalabilità: Se per fare un computer quantistico potente possiamo collegare tanti piccoli processori tramite questa rete (invece di costruirne uno gigantesco e instabile), la strada per l’applicazione commerciale si accorcia drasticamente.

Ecco un confronto rapido tra l’approccio tradizionale e quello di Heriot-Watt:

La strategia del Regno Unito

Non possiamo ignorare il contesto politico ed economico. Questa ricerca non è nata dal nulla, ma è frutto del Integrated Quantum Networks (IQN) Hub, un consorzio finanziato con 22 milioni di sterline dal governo britannico e partner industriali.

Mentre in Europa spesso ci perdiamo in discussioni normative, il Regno Unito punta dritto all’obiettivo strategico: avere la rete quantistica più avanzata al mondo entro il 2035. È un classico esempio di intervento statale mirato a creare un vantaggio competitivo tecnologico (quello che una volta avremmo definito una sana politica industriale).

Il teletrasporto dell’entanglement non è più fantascienza: è ingegneria. E chi prima arriva a standardizzare questa ingegneria, detterà le regole della sicurezza informatica e del calcolo distribuito per i prossimi decenni.

Domande e Risposte

Che cos’è esattamente il “teletrasporto dell’entanglement”?

Non stiamo parlando di teletrasportare oggetti fisici stile Star Trek. Si tratta di trasferire lo stato quantistico di una particella a un’altra distante, istantaneamente, grazie al fenomeno dell’entanglement. In questo esperimento, l’informazione (lo stato quantico) viene spostata da un nodo all’altro della rete senza che la particella viaggi fisicamente attraverso il canale nel momento del trasferimento. È la base per comunicazioni assolutamente inviolabili.

Perché usare una fibra economica è così rivoluzionario?

Il costo e la complessità sono i freni principali alla tecnologia quantistica.4 I chip fotonici integrati sono difficili da produrre e scalare. Utilizzare una fibra ottica commerciale sfruttando il suo comportamento naturale (lo scattering della luce) per instradare i segnali significa abbattere i costi di ingresso e semplificare l’integrazione con le infrastrutture di telecomunicazione già esistenti (le fibre che corrono sotto le nostre strade).

A cosa serve concretamente una rete quantistica?

Oltre alla sicurezza crittografica (impossibile da hackerare senza alterare il messaggio), la “killer application” è il calcolo distribuito. I computer quantistici attuali sono piccoli e instabili.5 Collegando tanti piccoli processori quantistici tramite una rete come questa, si può creare un “supercomputer quantistico distribuito” capace di calcoli oggi impossibili per la scoperta di farmaci, nuovi materiali e modelli finanziari complessi.

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