I quattro ricercatori nel laboratorio di ottica quantistica sono Jan Heine, Philip Rübeling, Michael Kues e Robert Johanning (da sinistra).
Dimostrato sperimentalmente un concetto di ricetrasmettitore che consente la trasmissione di fotoni coerenti e entangled in frequenza su un canale a frequenza singola
Le reti in fibra ottica sono ben consolidate per accogliere il traffico dati globale attraverso una trasmissione coerente delle informazioni. La prossima generazione di telecomunicazioni richiederà l’integrazione delle informazioni quantistiche nelle reti in fibra ottica, ad esempio per la distribuzione delle chiavi quantistiche. Un percorso promettente e scalabile per abilitare la rete quantistica è la codifica delle informazioni quantistiche nella frequenza dei fotoni. Sebbene la cointegrazione di fotoni impigliati in frequenza con la trasmissione coerente di informazioni venga ottenuta tramite multiplexing spettrale, sono necessari approcci più efficienti in termini di risorse.
Le reti in fibra ottica sono ben consolidate per accogliere il traffico dati globale attraverso una trasmissione coerente delle informazioni. La prossima generazione di telecomunicazioni richiederà l’integrazione delle informazioni quantistiche nelle reti in fibra ottica, ad esempio per la distribuzione delle chiavi quantistiche. Un percorso promettente e scalabile per abilitare la rete quantistica è la codifica delle informazioni quantistiche nella frequenza dei fotoni. Sebbene la cointegrazione di fotoni impigliati in frequenza con la trasmissione coerente di informazioni venga ottenuta tramite multiplexing spettrale, sono necessari approcci più efficienti in termini di risorse.
Quattro ricercatori dell'Institute of Photonics della Leibniz University di Hannover hanno sviluppato un nuovo concetto di trasmettitore-ricevitore per trasmettere fotoni entangled su una fibra ottica. Questa svolta potrebbe consentire alla prossima generazione di tecnologia delle telecomunicazioni, l'internet quantistico, di essere instradata tramite fibre ottiche. L'internet quantistico promette metodi di crittografia a prova di intercettazione che persino i futuri computer quantistici non saranno in grado di decifrare, garantendo la sicurezza delle infrastrutture critiche.
«Per rendere l'internet quantistico una realtà, dobbiamo trasmettere fotoni entangled tramite reti in fibra ottica», spiega il dottor Michael Kues (1), direttore dell'Institute of Photonics e membro del consiglio del PhoenixD Cluster of Excellence presso la Leibniz University di Hannover. «Vogliamo anche continuare a utilizzare le fibre ottiche per la trasmissione di dati convenzionali. La nostra ricerca è un passo importante per combinare l'internet convenzionale con l'internet quantistico».
Nel loro esperimento, descritto su Science Advances (2), i ricercatori hanno dimostrato che l'intreccio dei fotoni viene mantenuto anche quando vengono inviati insieme con un impulso laser. «Possiamo cambiare il colore di un impulso laser con un segnale elettrico ad alta velocità in modo che corrisponda al colore dei fotoni intrecciati», spiega il dottor Philip Rübeling, uno studente di dottorato presso l'Institute of Photonics che sta studiando l'internet quantistica. «Questo effetto ci consente di combinare impulsi laser e fotoni intrecciati dello stesso colore in una fibra ottica e di separarli di nuovo».
Questo effetto potrebbe integrare l'internet convenzionale con l'internet quantistico. Finora, non è stato possibile utilizzare entrambi i metodi di trasmissione per colore in una fibra ottica. «I fotoni aggrovigliati bloccano un canale dati nella fibra ottica, impedendone l'uso per la trasmissione dati convenzionale», afferma Jan Heine, uno studente di dottorato nel gruppo di Kues.
Con il concetto dimostrato per la prima volta nell'esperimento, i fotoni possono ora essere inviati nello stesso canale di colore della luce laser. Ciò implica che tutti i canali di colore potrebbero ancora essere utilizzati per la trasmissione dati convenzionale. «Il nostro esperimento mostra come l'implementazione pratica di reti ibride può avere successo», conclude il professor Michael Kues.
Riferimenti:
(1) Michael Kues
Descrizione foto: I quattro ricercatori nel laboratorio di ottica quantistica sono Jan Heine, Philip Rübeling, Michael Kues e Robert Johanning (da sinistra). - Credit: Institute of Photonics.
Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Physicists develop new method to combine conventional internet with the quantum internet