Gli scienziati sognano da tempo di costruire un’Internet quantistica, una rete così sicura che i suoi dati siano indistruttibili. Ma un pezzo cruciale del puzzle sembrava impossibile: inviare particelle di luce aggrovigliate verso l’alto dalla Terra ai satelliti in orbita. Ora, i ricercatori ritengono che questo ostacolo sia stato superato.
I fotoni entangled sono come piccoli gemelli cosmici; misurarne uno influisce immediatamente sull’altro, non importa quanto siano distanti. Questa “spettrale azione a distanza”, come la chiamò Einstein, è la chiave per costruire comunicazioni quantistiche inattaccabili. Attualmente, possiamo inviare questi fotoni entangled giù dai satelliti alle stazioni di terra, ma si pensava che inviarli nella direzione opposta fosse impossibile a causa dell’instabilità del segnale durante il viaggio attraverso l’atmosfera terrestre.
Un nuovo studio condotto da un team dell’Università di Tecnologia di Sydney (UTS) mette in discussione questa ipotesi. La loro ricerca dimostra che la trasmissione di segnali quantistici dalla Terra allo spazio è fattibile, sfidando quelli che in precedenza erano considerati i confini della fisica.
“Abbiamo modellato il modo in cui due singoli fotoni sparati da stazioni terrestri separate potrebbero incontrarsi in modo preciso con un satellite in orbita a 500 chilometri sopra la Terra”, spiega Simon Devitt, un fisico dell’UTS coinvolto nello studio. “Questo ‘incontro’ innescherebbe l’interferenza quantistica.”
Il modello considerava numerose sfide del mondo reale: condizioni atmosferiche, luce diffusa, riflessi della luce solare sulla Luna, persino imperfezioni nell’attrezzatura ottica utilizzata per il puntamento. Sorprendentemente, i risultati hanno mostrato che un uplink è possibile.
Perché è importante: un’Internet quantistica più vicina di quanto pensiamo
Allora perché questa svolta è così significativa? Immagina una rete globale alimentata da una comunicazione quantistica inattaccabile. Questa è la promessa di un’Internet quantistica.
Oggi i satelliti generano coppie di fotoni entangled e li inviano sulla Terra. Sebbene sia tecnicamente possibile inviarli, farlo dalle stazioni di terra ha molto più senso.
Le apparecchiature a terra hanno la potenza necessaria per creare trilioni e trilioni di queste coppie di fotoni al secondo, superando di gran lunga ciò che un satellite potrebbe gestire. Questi fotoni entangled vengono poi trasmessi ai satelliti per la distribuzione su reti più ampie.
“Un satellite ha bisogno solo di un’unità ottica compatta per interferire con i fotoni in arrivo e segnalare il risultato”, spiega Devitt. “Non sono necessarie attrezzature complesse e assetate di energia per creare tutti quei fotoni.” Questo approccio riduce drasticamente sia i costi che le dimensioni, rendendo l’infrastruttura Internet quantistica più pratica.
Lo studio riconosce che inizialmente questo sistema funzionerebbe meglio di notte, evitando le interferenze della luce solare. Tuttavia, un’attenta calibrazione potrebbe prolungare il funzionamento durante il giorno. Questa limitazione è un trampolino di lancio piuttosto che un ostacolo insormontabile.
“I test futuri potrebbero utilizzare droni o palloni aerostatici come ricevitori”, suggerisce Devitt. “Ci stiamo avvicinando a rendere l’entanglement quantistico un bene come l’elettricità, invisibile agli utenti ma che alimenta le reti di domani.”
Lo sviluppo di questa comunicazione quantistica bidirezionale apre interessanti possibilità per la trasmissione sicura dei dati e il calcolo quantistico distribuito in futuro.
