Il sodalizio tra informatica e fisica quantistica conta un nuovo capitolo.
Da un po’ di anni ormai la ricerca verso la creazione di un computer quantistico ha attirato l’interesse di molti (compreso Google). Il vantaggio consisterebbe nel sostituire i segnali elettrici che danno l’input 0/1 negli attuali computer con una codifica più efficiente basata su effetti quantistici quali l’entanglement e la sovrapposizione di stati, così da aumentare considerevolmente le prestazioni; si andrebbero a sostituire i bit con dei qubit formati da una sovrapposizione di stati. Si stanno iniziando ora a muovere i primissimi passi verso la realizzazione, non di un computer quantistico, bensì di una rete Internet quantistica basata sull’entanglement dei fotoni.
In un recentissimo articolo pubblicato su Science un team di scienziati cinesi ha testato l’entanglement tra fotoni usando dei satelliti (appositamente costruiti per tale scopo), riuscendo a testare questo misterioso e affascinante effetto quantistico ad una distanza mai raggiunta prima e pari a circa 1200Km.
La motivazione di fondo, oltre all’aspetto fisico quale testare la disuguaglianza di Bell, riguarda la sicurezza informatica: con l’attuale sistema di crittografia è possibile accedere a comunicazioni criptate forzando la chiave di decodifica; usando invece dei fotoni entangled (racchiudendo l’informazione in un insieme di stati quantistici dei fotoni, come la polarizzazione) ogni compromissione della sicurezza lascerebbe una traccia nella trasmissione.
In pratica rappresenterebbe il santo Graal della sicurezza informatica. Tuttavia vi è ancora molta strada prima di poter giungere a tale traguardo pratico. Le comunicazioni quantistiche di terra prevedono la trasmissione dei fotoni entangled via fibra ottica o via aria; il problema della trasmissione via aria è che comporta un’interazione tra gli atomi presenti nell’atmosfera con i fotoni entangled con conseguente distruzione del delicato stato entangled. Dispositivi sofisticati come ripetitori quantistici o memorie quantistiche potrebbero teoricamente permettere di aumentare il raggio di comunicazione via terra; in pratica sono così complessi e costosi da non poter essere realizzabili. Per poter quindi creare una rete globale l’unica soluzione è mandare i fotoni nello spazio e direzionarli verso Terra.
A tale scopo nel 2016 la Cina, tramite un piano nazionale da 100milioni di dollari chiamato Quantum Experiments at Space Scale (QUESS), ha lanciato il satellite “Micius” (dal nome di un antico filosofo cinese) che contiene al suo interno l’occorrente per generare coppie di fotoni entangled da spedire in un due stazioni di terra differenti. Tuttavia si è ancora ad un livello embrionale in quanto il rate di trasmissione tra Micius e le stazioni è troppo basso per poter creare una comunicazione sfruttabile: delle circa 6 milioni di coppie di fotoni entangled generati ogni secondo di trasmissione dal satellite Micius alle stazioni solamente una coppia al secondo riesce a raggiungere le stazioni a terra a causa dell’interazione con gli atomi dell’atmosfera. Nonostante ciò il fisica a capo del team, Jian-Wei Pan, dichiara che la comunicazione “è un trilione di volte più efficiente rispetto all’uso dei migliori cavi in fibra ottica attuali (a trillion times more efficient than using the best telecommunication fibers. … )”.
NOTA
Il fenomeno dell’entaglement è una tra gli aspetti più enigmatici e affascinanti della fisica quantistica; in pratica due particelle entangled sono correlate fra di loro in un modo tale per cui la misura di una certa proprietà di una particella determini istantaneamente l’assunzione di determinato valore nella particella compagnia. Di fatto misurando una certa proprietà, come la polarizzazione, di una delle due particelle (fotoni in genere) la seconda particella assume un determinato valore allo stesso istante, cioè a significare in un tempo minore di quanto un segnale di luce possa viaggiare tra le due particelle e quindi è come se le due particelle comunicassero in un modo che violi il limite relativistico sulla velocità della luce.
PER APPROFONDIRE
Oltre la Frontiera Quantistica
Di Massimo Auci
2ª Edizione – Gravità Zero Edizioni Scientifiche
Pubblicato: 27 gennaio 2013
Pagine 102