I ricercatori della Sapienza hanno segnato una tappa fondamentale nella corsa verso l’Internet del futuro, riuscendo a realizzare il primo teletrasporto quantistico tra tre laboratori distinti all’interno del campus universitario. Questa innovazione apre la strada a comunicazioni più veloci e sicure, basate su principi della meccanica quantistica e destinate a rivoluzionare il concetto stesso di connettività globale.
Teletrasporto quantistico: la sperimentazione nei laboratori della Sapienza
I team Nanophotonics e Quantum Lab, guidati rispettivamente da Rinaldo Trotta e Fabio Sciarrino, hanno dimostrato la possibilità di trasferire stati quantistici tra nodi remoti senza contatto diretto, sfruttando le proprietà dell’entanglement quantistico, ovvero una proprietà di correlazione a distanza unicamente possibile nei sistemi quantistici, come i singoli fotoni.
In questo esperimento, in cui sono stati impiegati Quantum Dot, emettitori di fotoni ad alta efficienza per collegare tre laboratori attraverso un sistema ibrido che combina fibra ottica e canale in aria, un elemento innovativo dell’esperimento è stato l’uso di Quantum Dot con caratteristiche inizialmente differenti.
Tradizionalmente, il teletrasporto richiede sorgenti di fotoni identiche, difficili da realizzare. Il team ha invece sviluppato un protocollo per “accordare” le frequenze di sorgenti differenti tramite campi magnetici e deformazioni meccaniche, ottenendo una comunicazione efficiente tra nodi eterogenei.
Alessandro Laneve, tra gli autori dello studio pubblicato su Nature Communications, spiega: “Un primo fotone, su cui era “caricato” lo stato da teletrasportare, ha viaggiato da un laboratorio all’altro attraverso una fibra ottica, fino a interferire con un secondo fotone, emesso da un diverso Quantum Dot. L’interferenza ha attivato il teletrasporto quantistico dello stato del primo fotone su un terzo fotone legato al secondo da entanglement quantistico. Il terzo fotone ha così viaggiato attraverso un canale in aria dall’Edificio Marconi del Dipartimento di Fisica della Sapienza all’Edificio Fermi, dove è stato analizzato”.
Il trasferimento di informazione è avvenuto quindi da un fotone all’altro, senza che le due particelle avessero mai interagito. Il valore di accuratezza raggiunto è dell’82%, ben al di sopra del limite ottenibile con comunicazione classica.
Verso reti quantistiche pratiche e sicure
L’esperimento apre nuove prospettive per la realizzazione di reti quantistiche funzionali, in cui nodi lontani comunicano sfruttando correlazioni quantistiche. I Quantum Dot si confermano strumenti promettenti per sorgenti di luce quantistica ad alta produttività, capaci di affrontare le sfide della fabbricazione con imperfezioni inevitabili.
Un risultato chiave è la dimostrazione che la eterogeneità delle sorgenti non è un ostacolo insormontabile. Ciò consente di progettare nodi di rete con caratteristiche diverse, aumentando la flessibilità e la scalabilità delle future infrastrutture quantistiche. Lo scenario applicativo realistico, che ha unito due edifici della Città universitaria tramite fibra e canale in aria, conferma la possibilità di portare queste tecnologie fuori dal laboratorio e di integrarle in contesti urbani reali.
Il teletrasporto quantistico rappresenta quindi un passo concreto verso un Internet quantistico sicuro ed efficiente, in cui la trasmissione delle informazioni non solo sfrutta le leggi della meccanica quantistica, ma garantisce un livello di sicurezza e precisione senza precedenti, prefigurando un futuro in cui la comunicazione globale sarà profondamente trasformata.
