Buongiorno cari lettori di tecnogalaxy, oggi parleremo dell’evoluzione dei computer quantistici.

I ricercatori nei Paesi Bassi hanno collegato con successo tre processori quantistici separati in quella che è effettivamente la prima rete quantistica multi-nodo al mondo. Questo apre la strada a un Internet quantistico su larga scala che governi e scienziati sognano da decenni.

QuTech, un istituto di ricerca quantistica con sede a Delft, ha pubblicato un nuovo lavoro in cui sono stati collegati tre nodi in grado di memorizzare ed elaborare bit quantistici (chiamati anche qubit). Questa, secondo i ricercatori QuTech, è la prima rete quantistica rudimentale al mondo.

Il collegamento di dispositivi quantistici non è affatto una novità: molti ricercatori in tutto il mondo stanno attualmente lavorando su reti simili, ma finora sono riusciti a collegare solo due processori quantistici. Stabilire una connessione multi-nodo, quindi, è un passo fondamentale per espandere in modo significativo le dimensioni della rete.

I benefici prodotti dai computer quantistici

A guidare gran parte degli sforzi di ricerca è l’obiettivo di creare un Internet quantistico che un giorno potrebbe estendersi sulla superficie del pianeta. L’Internet quantistica sfrutterà le strane leggi della meccanica quantistica per consentire ai dispositivi quantistici di comunicare tra loro e dovrebbe sbloccare una gamma di applicazioni che non possono essere eseguite con i mezzi classici esistenti.

Ad esempio, l’Internet quantistica potrebbe collegare insieme piccoli dispositivi quantistici per creare un grande cluster quantistico con più potenza di calcolo rispetto ai supercomputer classici più sofisticati.

“Un Internet quantistico aprirà una serie di nuove applicazioni, dalla comunicazione non hackerabile e il cloud computing con la completa privacy degli utenti al cronometraggio ad alta precisione”, ha affermato Matteo Pompili, un membro del team di ricerca di QuTech. “E come con Internet 40 anni fa, probabilmente ci sono molte applicazioni che non possiamo prevedere in questo momento.”

Come funzionano i computer quantistici

Una delle proprietà quantistiche chiave alla base di Internet quantistico è l’entanglement, un fenomeno che si verifica quando due particelle quantistiche sono accoppiate in modo tale da diventare fondamentalmente connesse, indipendentemente da quanto siano fisicamente distanti l’una dall’altra.

Quando due particelle quantistiche sono impigliate, le loro proprietà si legano, il che significa che qualsiasi cambiamento a una delle particelle si rifletterà inevitabilmente nell’altra. Nelle comunicazioni quantistiche, ciò significa che gli scienziati potrebbero utilizzare efficacemente particelle entangled per “teletrasportare” le informazioni da un qubit alla sua coppia accoppiata, anche se i due si trovano in dispositivi quantistici separati.

Affinché il sistema regga, tuttavia, l’intreccio deve essere stabilito e mantenuto in primo luogo. Nell’ultimo decennio, questo è stato ottenuto da numerosi gruppi di ricerca, in genere creando un collegamento fisico tra due dispositivi quantistici. Attraverso questo collegamento, spesso fibra ottica, i qubit possono essere creati, intrecciati e quindi distribuiti tra due dispositivi quantistici separati.

Ma due nodi sono appena sufficienti per creare una rete su larga scala; e in un cavo in fibra ottica, ad esempio, l’entanglement non può essere mantenuto dopo circa 100 chilometri, il che significa che le reti quantistiche finora realizzate sono state limitate dalla breve distanza che possono coprire.

Questo è il motivo per cui il team di ricerca di QuTech ha sviluppato un sistema basato su nodi intermedi, simile ai router nell’Internet classica, che potrebbe mantenere l’entanglement su distanze maggiori.

Bob, Alice e Charlie

L’architettura che gli scienziati hanno rivelato è apparentemente semplice. Un nodo intermedio, chiamato Bob, ha una connessione fisica a due nodi esterni, chiamati Alice e Charlie. Ciò significa che è possibile stabilire l’entanglement tra Bob e ciascuno dei nodi esterni.

Bob è dotato di due qubit, uno dei quali è un qubit di memoria che consente al dispositivo di memorizzare un collegamento quantistico stabilito, ad esempio con Alice, creando, grazie al suo qubit di comunicazione, un nuovo collegamento con l’altro nodo – in questo scenario, con Charlie.

Una volta creati entrambi i collegamenti con i nodi esterni, Bob collega i propri due qubit localmente, creando una rete completamente connessa con entanglement tra tutti e tre i nodi. Ciò significa che è possibile stabilire un collegamento quantistico tra Alice e Charlie, anche senza un collegamento fisico diretto tra i due nodi.

Il team di QuTech quindi ha anche sviluppato un primo protocollo di rete quantistica, con un segnale flag che indica che ogni operazione è stata completata con successo.

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