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Un team di scienziati austriaci ha sviluppato nuovi metodi per migliorare il campo sperimentale di sistemi complessi quantistici – cruciale per il futuro delle tecnologie come i computer quantistici e la crittografia quantistica, che permetteranno il teletrasporto dei sistemi quantistici complessi.

Negli ultimi anni, grandi aziende come Google e IBM hanno gareggiato con istituti di ricerca di tutto il mondo per produrre bit quantici interlacciati che, come i bit ordinari nei computer convenzionali, sono la più piccola unità di informazione nei sistemi quantistici – in quantità crescenti. L’obiettivo: sviluppare un computer quantistico funzionale.

 

Nuovi sviluppi

Secondo un nuovo studio, pubblicato sulla rivista Nature, i fisici presso l’Università di Vienna e l’Accademia Austriaca delle Scienze prefiggono di utilizzare sistemi quantistici più complessi rispetto ai bit quantistici entangled bidimensionali per aumentare la capacità delle informazioni trasmesse con lo stesso numero di particelle.

Per aumentare questa capacità, la nuova ricerca si è concentrata sulla sua complessità anziché aumentare il numero di particelle coinvolte. “La differenza nella nostra esperienza è che, per la prima volta, coinvolge tre fotoni oltre la convenzionale natura bidimensionale“, ha spiegato l’autore principale dello studio, Manuel Erhard.

L’equipe degli scienziati usava sistemi quantistici con più di due stati possibili – in questo caso particolare, il momento angolare delle singole particelle di luce. Questi singoli fotoni hanno una capacità di informazione superiore rispetto ai bit quantici.

L’intreccio di queste particelle, tuttavia, si è dimostrato difficile a livello concettuale. Ma i ricercatori hanno superato la sfida usando un algoritmo informatico, chiamato Melvin, che cerca un’implementazione sperimentale. In questo modo, hanno determinato la migliore configurazione sperimentale per produrre l’interlacciamento.

Dopo alcune semplificazioni nella configurazione sperimentale, i fisici hanno ancora affrontato importanti sfide tecnologiche. Per risolverle, hanno utilizzato la tecnologia laser all’avanguardia e un multi-porto appositamente sviluppato. “Questa multi-porta è il cuore della nostra esperienza e combina i tre fotoni in modo che siano intrecciati in tre dimensioni“, ha spiegato Erhard.

Lo sforzo è stato ripagato: la proprietà peculiare dell’interconnessione a tre fotoni dovrebbe ora consentire l’indagine sperimentale di nuove domande fondamentali sul comportamento dei sistemi quantistici. Inoltre, i risultati di questo studio possono anche avere un impatto significativo sulle tecnologie future, come il teletrasporto quantico.

Penso che i metodi e le tecnologie che sviluppiamo ci consentano di teletrasportare una percentuale maggiore delle informazioni quantistiche totali di un singolo fotone, che potrebbe essere importante per le reti di comunicazione quantistica” , ha affermato un altro ricercatore coinvolto nello studio.

Ma più ancora, arriverà il momento in cui sarà possibile aumentare ulteriormente la complessità dei sistemi quantistici teletrasportati – forse fino al punto di farlo con oggetti o esseri viventi. Qualcosa che ancora oggi è solo nel campo delle idee più selvagge della fantascienza.