Teletrasporto quantistico opto meccanico

Tramite l’uso di dispositivi opto meccanici, un team di fisici intuisce e dimostra che questi possono essere progettati per funzionare a qualsiasi lunghezza d'onda ottica, comprese le lunghezze d'onda delle fibre di telecomunicazione a infrarossi a bassa perdita

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teletrasporto quantistico
Immagine a scopo rappresentativo

Fisica. “Il teletrasporto quantistico di uno stato di input sconosciuto da una fonte esterna, su un nodo quantico, è considerato uno dei componenti chiave dei protocolli di comunicazione quantistica a lunga distanza. È già ampiamente dimostrato con sistemi quantistici fotonici puri e con sistemi atomici e di spin alla condizione solida collegati da canali fotonici“. Illustra un équipe di fisici sulla rivista Nature Photonics.

Ora, lo stesso team di ricercatori, associati con altri studiosi dei Paesi Bassi, del Brasile e della Cina ha dimostrato il “teletrasporto quantistico di uno stato di input ottico codificato in polarizzazione sullo stato congiunto di una coppia di risonatori nanomeccanici”.

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L’uso di dispositivi opto-meccanici è una svolta perché possono essere progettati per funzionare a qualsiasi lunghezza d’onda ottica; comprese le lunghezze d’onda a bassa perdita delle fibre di telecomunicazione a infrarossi“. Ha dichiarato il Dr. Simon Gröblacher, un ricercatore del Kavli Institute of Nanoscience. E anche del Dipartimento di Nanoscienza Quantistica alla Delft University of Technology. È questa lunghezza d’onda che risulta nella più bassa perdita di trasmissione; permettendo la più lunga distanza tra i nodi ripetitori“.

Tale pietra miliare è stata possibile grazie alla qualità e alla flessibilità dei nostri sistemi opto-meccanici nano fabbricati; questi, a differenza della maggior parte degli altri sistemi quantistici, consentono proprietà ottiche ingegnerizzate in modo indipendente. Un futuro internet quantistico farà senza dubbio uso della rete di telecomunicazioni esistente a questa lunghezza d’onda“.

Teletrasporto quantistico: la ricerca

Nei loro esperimenti, il dottor Gröblacher e colleghi hanno creato un qubit fotonico codificato in polarizzazione in uno stato quantico arbitrario.

Hanno poi trasferito questo fotone su decine di metri di fibra ottica; e poi lo hanno teletrasportato sulla loro memoria quantistica composta da due massicci risonatori meccanici di silicio. Ciascuno di circa 10 micrometri di dimensione e composto da decine di miliardi di atomi. L’informazione quantistica è memorizzata nel sottospazio a singola eccitazione dei due risonatori”.

Per testare l’affidabilità del processo, i ricercatori hanno ulteriormente dimostrato di poter recuperare fedelmente questo teletrasporto dalla memoria.

Ora dobbiamo migliorare ulteriormente le prestazioni al livello richiesto per un sistema che può essere utilizzato in un’applicazione del mondo reale. Come l’aumento dei tassi di ripetizione; la fedeltà e il tasso di successo del teletrasporto e della memorizzazione dei qubit“. Ha spiegato il dottor Gröblacher.

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Una strada sarà quella di progettare sistemi opto-meccanici che siano resistenti all’assorbimento ottico parassita“; ha commentato il dottor Thiago Alegre, un ricercatore dell’Università di Campinas. Questo può essere realizzato grazie alla flessibilità di questi dispositivi nano fabbricati”.

Tale ricerca è un grande passo verso la visione del team di una futura internet quantistica ibrida.

Stiamo lavorando verso una rete eterogenea in cui si hanno vari sistemi fisici che comunicano e svolgono diverse funzionalità”. Aggiunge il dottor Gröblacher. “Si possono avere nodi ripetitori quantistici opto-meccanici collegati a un computer quantistico; o a una memoria composta, rispettivamente, da qubit superconduttori o sistemi quantistici di spin. Tutti dovranno essere compatibili tra loro e operare alla stessa lunghezza d’onda per trasferire fedelmente l’informazione quantistica”.

Lo studio è pubblicato sulla rivista Nature Photonics.

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