Il Primo Modem di Internet Quantistica è già Realtà
Internet Quantistica Modem Luce

Il Primo Modem di Internet Quantistica è già Realtà

Maia Mulko
Maia Mulko

A ventidue anni dalla creazione del primo computer quantistico, e a solo un anno dal primo computer quantistico per uso commerciale, arriva la cosiddetta Internet quantistica per collegare questi dispositivi in maniera ultrasicura, ultrarapida e ultrapotente.

Cos'è l'Internet quantistica?

Per capire cos'è l'Internet quantistica, dobbiamo considerare che la caratteristica principale della computazione quantistica è che utilizza come unità di base dell'informazione il qubit al posto del bit. Mentre il bit dei computer tradizionali è la base del sistema binario, chiamato così perché può avere un valore solo di 1 o 0, il qubit è un bit quantistico che può possedere entrambi i valori contemporaneamente. O meglio, il qubit permette la sovrapposizione di entrambi gli stati, aprendo così nuove porte logiche a nuovi algoritmi, e originando nuovi circuiti quantistici che compongono una rete. Il risultato concreto di questa rete è una maggiore capacità di calcolo e operazioni simultanee a una velocità superiore.

L'internet quantistica, dunque, è una rete globale di comunicazione quantistica in cui l'informazione quantistica si trasmette sotto forma di qubit tramite diversi dispositivi quantistici remoti. Se suona, però, così semplice – quasi ridondante –, nella pratica è in realtà un po' più complicato. Infatti, come trasmettere l'informazione quantistica lungo grandi distanze senza che si deteriori?

Attualmente, si sa che la luce è il mezzo ideale per trasportare l'informazione grazie all'alta velocità con cui viaggia (299.792.458 m/s). È fondamentale, ad esempio, per le comunicazioni con lo spazio esterno, le più complesse a causa della distanza e delle interferenze dovute alla radiazione.

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Anche l'Internet quantistica utilizza la luce. Diventa efficace nel momento dell'interazione tra i qubit stazionari (quelli che si trovano nel determinato dispositivo locale) e i qubit “volanti” che non sono altro che quanti di luce che contengono l'informazione.

Ma, fino ad ora, mancava il “supporto”. L'informazione contenuta nella luce è altamente sensibile perché si tratta di un segnale abbastanza instabile, propenso a deteriorarsi nell'aria. Per questa ragione, una delle proposte prevedeva che l'Internet quantistica si sviluppasse lì dove non fluisce l'aria: nello spazio. Ovvero, tramite i satelliti. Il problema è che si trattava di un'opzione troppo costosa.

È qui che entra in gioco il protagonista di questa storia: il modem quantistico.

Il Modem Quantistico

I progressi compiuti riguardo questo aspetto sono dovuti a Quantum Networks, il gruppo di Otto Hahn nel Max-Planck-Institute of Quantum Optics in Garching Bei München, Germania. È lì che il team guidato dal ricercatore Andreas Reiserer ha sviluppato un primo prototipo di modem quantistico, con tecnologia basica ma efficiente; è, infatti, in grado di collegare i qubit stazionari con quelli volanti utilizzando le reti di fibra ottica che esistono attualmente. Ciò significa che, grazie a questo modem, non avremo bisogno di niente di “nuovo” per collegarci all'Internet quantistica in futuro, il che costituisce una via decisamente più breve al suo accesso.

Ma come funziona, esattamente? Il modem riceve e invia i quanti di luce che contengono l'informazione nella stessa linea della lunghezza d'onda a infrarossi della luce laser (che è l'“essenza” della fibra ottica), attraverso qubit a riposo che reagiscono ad essa e realizzano il “salto quantico”.

Per questo, gli elettroni dell'erbio sono ideali ma devono essere costretti a “convivere” con la luce a infrarossi in uno spazio ridotto che possa risolvere anche l'instabilità dei fotoni. Per questo motivo, il team del Max-Planck-Institute of Quantum Optics ha optato per un cristallo trasparente a base di silicato di ittrio, cinque volte più sottile di un capello umano e con specchi che fanno “rimbalzare” i fotoni per aiutarli a fare il salto. Questi specchi, a loro volta, sono abbasta permeabili in modo da assorbire i fotoni necessari all'esecuzione dell'“andata e ritorno” dell'informazione che è alla base di una connessione internet.

Tutto ciò si verifica a una temperatura simile a quella dei restanti componenti di un computer quantistico: approssimativamente 270 gradi sotto zero. L'oscillazione termica degli atomi, dunque, potrebbe distruggere l'informazione quantistica, ecco perché si è ricorso a tecniche di raffreddamento.

Che ci possiamo aspettare per il futuro?

In futuro, questa tecnologia potrebbe far sì che gli atomi di erbio possano giungere individualmente come i qubit attraverso la luce laser. Essi, contenuti in un cristallo, potrebbero essere impiegati come processore quantistico, per aumentare la compatibilità del modem con i terminali dello stesso tipo.

In seguito, potrebbero essere sviluppati dei ripetitori quantistici che, installati a intervalli di un certo numero di chilometri, punterebbero a ridurre al minimo la perdita di informazione quantistica (ricordiamo che rimarrebbe intrappolata nei fotoni nelle reti di fibra ottica) lungo grandi distanze. Qualcosa di molto costoso all'inizio, ma non del tutto impossibile.

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