Impulsi Laser Teletrasportati? Il Teletrasporto Quantico Si Avvicina Al Livello Sci-Fi

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I ricercatori hanno ora eseguito un "teletrasporto quantistico" di impulsi laser su diverse miglia all'interno di due reti cittadine di fibre ottiche.

I membri dell'equipaggio a bordo della nave stellare Enterprise sull'iconica serie TV "Star Trek" potrebbero "teletrasportarsi" dai pianeti alle astronavi, rendendo facile il viaggio tra grandi distanze. Sebbene queste capacità siano chiaramente fittizie, i ricercatori hanno ora eseguito "il teletrasporto quantico" di impulsi laser su diverse miglia all'interno di due reti cittadine di fibre ottiche.

Anche se il metodo descritto nella ricerca non sostituirà le metropolitane o gli autobus delle città con le cabine dei trasportatori, potrebbe contribuire a creare reti di telecomunicazione a prova di hacker, nonché un "internet quantistico" per aiutare i computer quantistici straordinariamente potenti a parlare tra loro.

Teletrasportare un oggetto da un punto all'altro dell'universo senza che si muova attraverso lo spazio in mezzo può sembrare fantascienza, ma i fisici quantici hanno sperimentato il teletrasporto quantico dal 1998. L'attuale record di distanza per il teletrasporto quantistico - un'impresa annunciata in 2012 - è di circa 89 miglia (143 chilometri), tra le due isole Canarie di La Palma e Tenerife, al largo della costa nord-occidentale dell'Africa. [I fan di Star Trek 'di Futuristic Technologies vorrebbero vedere]

Azione spettrale

Il teletrasporto quantico si basa sulla bizzarra natura della fisica quantistica, che scopre che i blocchi fondamentali dell'universo, come le particelle subatomiche, possono esistere essenzialmente in due o più luoghi contemporaneamente. In particolare, il teletrasporto quantico dipende da uno strano fenomeno noto come "entanglement quantistico", in cui gli oggetti possono essere collegati e influenzarsi a vicenda istantaneamente, indipendentemente dalla loro lontananza.

Attualmente, i ricercatori non possono teletrasportare la materia (per esempio un umano) attraverso lo spazio, ma possono usare il teletrasporto quantico per trasmettere le informazioni da un luogo a un altro. Il teletrasporto quantistico di un elettrone, ad esempio, implicherebbe prima coinvolgere una coppia di elettroni. Successivamente, uno dei due elettroni - quello da teletrasportarsi - resterebbe in un posto mentre l'altro elettrone verrebbe trasportato fisicamente verso qualunque destinazione desiderata.

Quindi, vengono analizzati i dettagli fondamentali o "lo stato quantico" dell'elettrone da teletrasportare - un atto che distrugge anche il suo stato quantico. Infine, quei dati vengono inviati alla destinazione, dove possono essere utilizzati sull'altro elettrone per ricreare il primo, in modo che non sia distinguibile dall'originale. A tutti gli effetti, quell'elettrone si è teletrasportato. (Poiché i dati vengono inviati utilizzando segnali regolari come impulsi di luce o elettroni, il teletrasporto quantico non può procedere più velocemente della velocità della luce).

Ora, due gruppi di ricerca riportano in modo indipendente il teletrasporto quantistico su diverse miglia di reti a fibra ottica nelle città di Hefei, in Cina, ea Calgary, in Alberta. Gli scienziati hanno dettagliato i loro risultati online il 19 settembre in due articoli indipendenti sulla rivista Nature Photonics.

Tecnologia futuristica

Il teletrasporto quantistico è la chiave per molte potenziali tecnologie future. Ad esempio, la crittografia quantistica potrebbe utilizzare il teletrasporto quantico per trasmettere i dati in modo sicuro tra due punti in modo da poter rilevare automaticamente eventuali intrusioni. Inoltre, le persone potrebbero usare il teletrasporto quantistico in un "internet quantistico" per condividere dati con computer quantistici, che la ricerca precedente suggeriva di eseguire più calcoli in un istante di quanti siano gli atomi nell'universo. [8 modi per vedere la teoria della relatività di Einstein nella vita reale]

"In futuro, se hai un computer quantico, se gli utenti volessero usarlo, potrebbero inviare dati al computer quantico e ottenere risultati, proprio come nel calcolo del cloud moderno", Qiang Zhang, un ingegnere quantistico all'Università delle Scienze e Technology of China e co-senior autore del lavoro di Hefei, ha dichiarato a WordsSideKick.com.

Ognuno dei due esperimenti di teletrasporto quantico comportava la comunicazione fino a 12,5 km (12 miglia) tra tre distinte posizioni per simulare la struttura delle future reti quantistiche. L'unico esperimento precedente con una configurazione di tre laboratori comportava distanze inferiori a 1 km.

Precedenti esperimenti che coinvolgevano una configurazione a tre laboratori utilizzavano impulsi di luce visibile, che non possono percorrere grandi distanze all'interno delle fibre ottiche. Al contrario, i nuovi studi hanno utilizzato il tipo di luce a infrarossi spesso utilizzata nelle reti di telecomunicazione quotidiane, che possono viaggiare più lontano. Hanno anche utilizzato reti in fibra ottica preesistenti in ogni città.

Il teletrasporto quantistico a lunga distanza coinvolge i raggi laser che sono sincronizzati fino a che non sono indistinguibili l'uno dall'altro fino al livello dei singoli fotoni, anche dopo aver fatto lo zip attraverso diverse miglia di fibre ottiche poste all'interno di ambienti mutevoli. Entrambi i gruppi di ricerca hanno beneficiato dei recenti miglioramenti nei rivelatori a singolo fotone realizzati dall'industria delle telecomunicazioni, hanno affermato i ricercatori.

"Siamo orgogliosi che i risultati osservati nei test sul campo non siano peggiorati rispetto a quelli osservati nei test di laboratorio", ha detto Qi-Chao Sun, un ingegnere quantistico presso l'Università di Scienza e Tecnologia della Cina e autore principale dello studio di Hefei Scienza. "Ciò significa che il nostro sistema è robusto contro i rumori derivanti da ambienti complessi nel mondo reale."

L'esperimento di Calgary aveva una velocità di teletrasporto più veloce di circa 17 fotoni al minuto (o 1.020 all'ora), rispetto a circa due fotoni all'ora per l'esperimento di Hefei.Tuttavia, le procedure che i ricercatori di Calgary hanno effettuato per raggiungere queste velocità di teletrasporto limitano le sue immediate applicazioni pratiche, ha affermato Frédéric Grosshans, ricercatore di informazioni quantistiche presso l'Università di Paris-Sud in Francia, in una revisione degli studi di entrambe le squadre.

Entrambi i gruppi di ricerca hanno anche utilizzato una varietà di metodi per mantenere i laser sincronizzati tra loro. Ogni gruppo ha usato una tecnica diversa, il che suggerisce che elementi di entrambe le strategie potrebbero essere combinati per risultati ancora migliori, ha scritto Grosshans nella sua recensione.

Una direzione futura sarà quella di estendere le reti di teletrasporto quantistico "a una scala di 100 chilometri [60 miglia], che consentirà il teletrasporto quantico dell'intercita", ha detto Sun. Ciò comporterà il miglioramento dell'efficienza del rilevatore e la soppressione delle fonti di interferenza, ha aggiunto Sun.

Articolo originale su WordsSideKick.com.

Impulsi Laser Teletrasportati? Il Teletrasporto Quantico Si Avvicina Al Livello Sci-Fi

FAQ - 💬

❓ Come funziona il teletrasporto quantistico?

👉 Il teletrasporto quantistico comporta il trasferimento dello stato quantistico di una particella, noto come qubit, da un luogo a un altro. Il qubit è l'unità di base dell'informazione quantistica e può rappresentare contemporaneamente 0 e 1 grazie alla sovrapposizione.

❓ Come è possibile il teletrasporto?

👉 Alla base del fenomeno del teletrasporto si ha l'effetto a distanza che si manifesta fra due particelle quantisticamente correlate o intrecciate, dette “entangled”; questo effetto, evidenziato per la prima volta in un celebre articolo firmato da Einstein, Podolsky e Rosen nel 1935, rappresenta una delle tante ...

❓ Quando sarà possibile il teletrasporto?

👉 Secondo il fisico giapponese Michio Kaku, che insegna alla City University di New York, entro i prossimi cento anni il teletrasporto diventerà realtà. Addirittura, secondo lui entro un decennio potremo teletrasportare la prima molecola.

❓ Chi ha inventato il teletrasporto?

👉 Emory EricksonStoria. Nella serie Star Trek: Enterprise, viene detto che il teletrasporto è stato inventato nei primi anni del XXII secolo dal Dottor Emory Erickson, che è stato anche il primo umano ad essere teletrasportato con successo.

❓ Che cosa e l'universo quantico?

👉 I fisici quantistici hanno scoperto che all'interno del nucleo dell'atomo esiste – appunto – un universo ancora misconosciuto, a cui è stato dato il nome di Spazio Quantico (o Mondo Quantico). Una delle scoperte più affascinanti è stata che in questo Spazio Quantico opera la “Legge di non località”.

❓ Cosa fa la meccanica quantistica?

👉 meccànica quantìstica Teoria fisica che descrive in termini di probabilità statistica il comportamento dei sistemi di dimensioni atomiche o subatomiche (elettroni, nuclei, atomi, molecole ecc.) per i quali non sono verificate le leggi della meccanica classica e dell'elettromagnetismo.


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