La ricerca, pubblicata sulla rivista Nature Communications, è il risultato di una collaborazione tra i gruppi Nanophotonics e Quantum Lab del Dipartimento di Fisica della Sapienza, diretti rispettivamente da Rinaldo Trotta e Fabio Sciarrino. Lo studio descrive il successo di un protocollo di teletrasporto quantistico condotto all'interno del campus universitario, collegando tre distinti nodi stabiliti in laboratori separati. L'esperimento ha interfacciato emettitori di fotoni chiamati Quantum Dot (Punti Quantici), riconosciuti tra i generatori di segnali ottici più efficienti per la comunicazione quantistica.
L'aspetto più innovativo di questo esperimento risiede nell'utilizzo di Quantum Dot che presentavano caratteristiche iniziali dissimili e che erano posizionati in ambienti di laboratorio diversi. Di norma, il teletrasporto quantistico necessita di sorgenti fotoniche praticamente identiche, la cui realizzazione è estremamente complessa. Tuttavia, in questa occasione, gli scienziati hanno dimostrato che è possibile farle comunicare con elevata efficienza, fino a renderle utilizzabili per il teletrasporto, attraverso un'accordatura attiva delle loro frequenze mediante campi magnetici e deformazione meccanica.
"Un primo fotone, che trasportava lo stato quantistico da teletrasportare, ha percorso una fibra ottica da un laboratorio all'altro, dove ha interferito con un secondo fotone, generato da un Quantum Dot differente," spiega Alessandro Laneve, co-autore della ricerca. "Questa interferenza ha innescato il teletrasporto quantistico dello stato del primo fotone su un terzo fotone, che era legato in entanglement con il secondo. Il terzo fotone ha poi attraversato un canale ottico in aria libera, viaggiando dall'Edificio Marconi all'Edificio Fermi del Dipartimento di Fisica, dove è stato successivamente analizzato."
Il trasferimento dell'informazione è avvenuto dunque da una particella all'altra, sebbene i due fotoni non siano mai stati in interazione diretta. L'accuratezza raggiunta è stata dell'82%, un valore significativamente superiore al limite teorico ottenibile con i metodi di comunicazione classici. Questo risultato è stato raggiunto non solo in un ambiente controllato, ma in uno scenario applicativo e realistico che simulava una rete ibrida (fibra e aria) che univa due strutture della Città universitaria.
L'obiettivo finale della ricerca sul teletrasporto quantistico è gettare le basi per la creazione di un Internet quantistico funzionale e realmente utile. Per questo, sono indispensabili sorgenti di luce quantistica affidabili e capaci di generare un alto flusso di fotoni. I Quantum Dot si confermano estremamente promettenti in questo senso, nonostante le residue sfide legate alla loro produzione. A tal riguardo, la ricerca ha stabilito che la variabilità tra le sorgenti non rappresenta un impedimento insormontabile per il loro impiego nelle reti quantistiche. L'uso dei Quantum Dot come nodi nelle quantum network non solo è fattibile, ma si configura già come una soluzione matura per le future comunicazioni quantistiche.
