Tecnologia

L’internet quantistica: cos’è e a che punto siamo?

Quando internet sarà popolata di gatti di Schrödinger

E’ da tempo che parliamo di computazione quantistica, soprattutto per quanto riguarda la supremazia quantistica sia per le prime applicazioni utili. Ma il passo successivo evidente per rendere questi concetti ancora più vicino alla realtà è quello di stabilire un’internet quantistica.

Tanti ricercatori si sono spesi da tempo sul teorizzare e mettere a punto questa tecnologia, anche quando pensare un computer quantistico particolarmente enorme era un’utopia.

Qualche mese fa, sul Nature è stato pubblicato un articolo, in cui dei ricercatori sono riusciti a collegare tramite la fibra ottica per una distanza di circa 12 chilometri. Un’esperimento che fa sperare molto in questo ambito anche se il raggiungimento di questa tecnologia sembra molto lontano.

Ma cos’è un’internet quantistica?

Tutti conosciamo cos’è internet; quella particolare rete che connette miliardi di dispositivi su tutto il globo tramite dei mezzi fisici come il rame o la fibra ottica. Tanta è la fisica dietro queste comunicazioni che hanno plasmato, se in bene o in male decidete voi, il mondo come noi lo conosciamo. Ma cosa c’entra la fisica quantistica in tutto ciò?

Al momento non molto, ma con i grandi passi avanti nella computazione quantistica, applicare concetti di questa branca della fisica moderna sembra quasi naturale. Una Internet Quantistica sarebbe quindi in grado di parlare non più il linguaggio dei bit, ma quello dei qubit (i quantum-bit). Unità fondamentali che forniscono infinite capacità di calcolo e di rappresentazione delle informazioni dal momento che non hanno un valore univoco.

Pensate a quanti gattini potrete mandare in più, e sarebbero anche dei gattini di Schrödinger!

Purtroppo dobbiamo accantonare quest’idea per un po’. Ma qual è il principio alla base? L’entanglement.

L’entanglement è un fenomeno quantistico, per cui lo stato quantico di un sistema non può essere descritto singolarmente, ma solo come sovrapposizione di più sistemi.

Paroloni da scienziati per dire che se due qubit nell’universo vengono in contatto tra di loro, non importa la distanza fisica tra i due, ma questi restano in contatto e in comunicazione tra di loro.

Perché è difficile realizzarlo?

Questo processo è davvero molto fragile, dal momento che per mettere in comunicazione due qubit, si lancia un singolo fotone per una rete e si spera arrivi al destinatario. Se nell’inviare una lettera possiamo chiedere al mittente di rispedirne una copia perché è stata danneggiata lungo la strada, non possiamo fare lo stesso con i fotoni.

Una possibilità per evitare questo problema è stata individuata nel porre a metà strada tra i due qubit da connettere una “scatola” e farli comunicare tramite coppie di qubit già connesse. E grazie ad un processo detto entanglement swapping, la connessione stabilita dagli elementi intermedi coprirà l’intera distanza tra i due qubit iniziali.

Stiamo comunque parlando di condizioni avverse dal momento che le informazioni dei qubit decadono molto facilmente, anche per problemi legati alle condizioni fisiche. L’ambiente ideale per permettere una comunicazione perfetta sarebbe nel vuoto oppure lavorando a temperature bassissime.

E come possiamo applicarlo?

Bellissima la teoria vero? Ma veniamo alla pratica, quali potrebbero essere le applicazioni di una tecnologia del genere.

Tra queste il sogno più grande è quello di creare delle connessioni tra più computer quantistici e permettere loro di collaborare. Ma anche quello di permettere a più centri di calcolo nel mondo di sfruttare queste risorse a distanza. E già, costruire un computer quantistico non è poi così semplice ed economico, mettete via i vostri cacciavite.

E un particolare entusiasmante riguarda la sicurezza di queste connessioni. Due qubit in connessione non possono essere separati e nessuno può intercettarli. L’entanglement è esclusivo, ed è fisicamente impossibile per qualsiasi altra cosa nell’universo condividere questa connessione.

Inoltre, conoscendo lo stato di un qubit sappiamo istantaneamente che l’altro avrà come valore l’opposto. E ci pensate a quanto saranno sincronizzati perfettamente i nostri orologi?

La strada è ancora lunga, ma grazie alle mille ricerche che in tutto il mondo vanno avanti ci arriveremo prima o poi.

Per approfondire vi lascio questo Ted Talk del 2017, dove l’entusiasmo per questa tecnologia non potranno non travolgervi.

Grazia Margarella

Studio Informatica presso l'Università degli Studi di Salerno e condivido le mie passioni per la scienza, il cinema, i libri e la cultura nerd grazie ai ragazzi de Il Bosone. Il mio motto è: Ad astra per aspera, exploro semper. Stay tuned ⚛️

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