La fisica quantistica sta per rivoluzionare il modo in cui concepiamo le telecomunicazioni e il calcolo distribuito, trasformando l'internet del futuro in una rete capace di trasmettere informazioni attraverso particelle di luce invece che tramite i tradizionali bit. Un team di ricercatori dell'Università di Innsbruck ha compiuto un passo decisivo in questa direzione, sviluppando un sistema in grado di collegare computer quantistici separati da continenti interi in un'unica, potentissima macchina computazionale. Il risultato, pubblicato su Physical Review Letters, va oltre il semplice esperimento di laboratorio: rappresenta la dimostrazione pratica che reti quantistiche su scala globale sono realizzabili.
La sfida dei nodi quantistici: quando gli ioni diventano messaggeri di luce
Il gruppo guidato da Ben Lanyon presso il Dipartimento di Fisica Sperimentale ha utilizzato una sequenza di dieci ioni di calcio per creare quello che i fisici definiscono un "nodo di rete quantistica". Attraverso un controllo millimetrico dei campi elettrici, ogni ione viene spostato individualmente all’interno di una cavità ottica, dove un impulso laser accuratamente calibrato provoca l’emissione di un singolo fotone. La polarizzazione del fotone rimane intrecciata quantisticamente con lo stato dell’ione che lo ha generato.
Questa procedura produce un flusso continuo di particelle di luce, ciascuna legata a un diverso ione-qubit del registro quantistico. In prospettiva, questi fotoni potranno viaggiare verso nodi distanti e stabilire connessioni tra dispositivi separati da migliaia di chilometri. La precisione raggiunta è notevole: il 92% di fedeltà nell’entanglement ione-fotone dimostra l’affidabilità del metodo.
Scalabilità senza precedenti: dalle tre unità alle centinaia
"Uno dei punti di forza principali di questa tecnica è la sua scalabilità", spiega Lanyon. Se gli esperimenti precedenti erano riusciti a collegare soltanto due o tre ioni-qubit a singoli fotoni, il sistema di Innsbruck può essere esteso a registri molto più ampi, con centinaia di ioni. Questa capacità apre la strada al collegamento di interi processori quantistici distribuiti tra laboratori o addirittura continenti diversi.
Marco Canteri, primo autore dello studio, sottolinea come "il nostro metodo rappresenti un passo verso la costruzione di reti quantistiche più grandi e complesse. Ci avvicina ad applicazioni pratiche come le comunicazioni quantum-sicure, il calcolo quantistico distribuito e i sistemi di rilevamento quantistico su larga scala". Le implicazioni vanno dalla crittografia alla meteorologia di precisione.
Orologi atomici e precision sensing: quando la precisione diventa assoluta
Una delle applicazioni più affascinanti riguarda gli orologi atomici ottici, dispositivi così precisi da perdere meno di un secondo in un arco di tempo pari all’età dell’universo. Collegati tramite reti quantistiche, potrebbero formare un sistema globale di cronometraggio con accuratezza senza precedenti. Ciò aprirebbe la strada a sistemi di navigazione satellitare con precisione centimetrica e ad esperimenti in grado di misurare variazioni infinitesimali nel tempo e nello spazio.
Il progetto, sostenuto dal Fondo austriaco per la scienza (FWF) e dall’Unione Europea, non è solo una pietra miliare tecnica ma anche un tassello chiave della prossima generazione di tecnologie quantistiche. La transizione dall’internet classico a quello quantistico non è più una questione di "se", ma di "quando" – e quel momento sembra ormai più vicino di quanto immaginiamo.
