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Telco giapponese batte il record di distanza di entanglement
L'entanglement è lo strano fenomeno quantistico in cui due particelle sono così profondamente legate da condividere la stessa esistenza, anche se potrebbero essere separate da enormi distanze. Nel linguaggio della meccanica quantistica, entrambe le particelle sono descritte da una singola funzione d'onda.
L'entanglement rende possibili tutti i tipi di fenomeni esotici che non possono verificarsi nel mondo ordinario, non quantistico. I fisici usano regolarmente l'entanglement per teletrasportare le particelle da una parte all'altra dell'universo, senza viaggiare nello spazio intermedio. Usano anche l'entanglement per inviare messaggi segreti che non possono essere decifrati. E l'entanglement è un ingrediente cruciale nell'informatica quantistica e nell'internet quantistica.
In effetti, molti fisici ritengono che l'entanglement sia così importante che è probabile che diventi una risorsa preziosa che viene acquistata e venduta su reti future, come l'oro quantistico.
Quindi la capacità di distribuire particelle impigliate su lunghe distanze è sempre più preziosa. In questo blog abbiamo seguito varie squadre mentre gareggiavano per battere vari record di distanza per fenomeni che dipendono dall'entanglement. L'anno scorso, ad esempio, un team cinese ha rivendicato il record di distanza per il teletrasporto di fotoni su una distanza di 97 chilometri solo per scoprire che un team europeo ha battuto il record solo pochi mesi dopo.
Oggi, una squadra giapponese va ancora oltre. Takahiro Inagaki e alcuni amici degli NTT Basic Research Laboratories di Kanagawa affermano di aver distribuito fotoni entangled su una distanza di 300 chilometri. Questo risultato sperimentale per la distribuzione dell'entanglement su 300 km di fibra ottica illustra il potenziale per gli esperimenti in fibra relativi alla comunicazione quantistica a lunga distanza, dicono.
Questi ragazzi hanno creato fotoni entangled mediante un processo standard noto come conversione parametrica verso il basso. Questo converte un singolo fotone ad alta energia in due fotoni entangled a bassa energia passando attraverso un cristallo di niobato di litio.
Ogni fotone entangled passa quindi in un rotolo di fibra ottica lungo 150 chilometri. Il team ha quindi testato le coppie di fotoni emerse per verificare che fossero ancora impigliate, e in effetti lo erano.
Il problema con questo tipo di esperimenti è che la maggior parte dei fotoni viene assorbita dalla fibra ottica. E più i fotoni viaggiano, più è probabile che vengano assorbiti. Quindi solo una piccola frazione dei fotoni originali emerge alla fine di una fibra di 150 chilometri.
Inoltre, i rilevatori di fotoni sono tutt'altro che perfetti e spesso registrano fotoni quando non sono presenti. Questo cosiddetto conteggio oscuro introduce rumore che può sommergere i pochi fotoni a cui i fisici sono interessati.
Inagaki e co hanno superato questo problema con una nuova generazione di rivelatori di fotoni superconduttori che hanno un numero di oscurità molto più basso di quanto fosse possibile in precedenza.
È impressionante, ma il nuovo lavoro ha chiari limiti. Inagaki e calcolano che nel loro esperimento attuale, il numero di coppie di fotoni che emergono consentirebbe una velocità di trasmissione dati di circa 1 bit ogni 10 milioni di secondi. Tuttavia, dicono che i rivelatori migliori nel prossimo futuro dovrebbero migliorarlo. Pertanto, sebbene la distribuzione della chiave quantistica su 300 km in fibra sia difficile da ottenere con la nostra attuale configurazione sperimentale, sarà possibile con rivelatori migliorati e una configurazione sperimentale più stabile per lunghi tempi di misurazione, affermano.
Tuttavia, questo nuovo lavoro dimostra una notevole ambizione e mostra certamente il valore che i fisici attribuiscono alla capacità di trasmettere entanglement.
Rif: arxiv.org/abs/1310.5473 : Distribuzione Entanglement Oltre 300 Km Di Fibra