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51,99 KBSet-Up sperimentale per un processo di teletrasporto quantistico che usa LED con integrato un punto quantistico in grado di generare una coppia singola di fotoni entangled alla volta. Credit: J. Nilsson et al. 2013/ Macmillan Publishers Limited. All Rights Reserved
In un nuovo studio, un gruppo di fisici hanno presentato la loro grande impresa: essere riusciti a teletrasportare qubit fotonici fatti di coppie di fotoni entangled che sono generati da un LED contenente un punto quantistico integrato al suo interno. Il nuovissimo set-up dell'esperimento porta grandi vantaggi rispetto ai metodi tradizionali per la generazione di fotoni entagled usando un laser e potrebbe portare ad una nuova tecnica semplificata per l'implementazione del teletrasporto quantistico nelle applicazioni della nascente informatica quantistica.
I ricercatori, capitanati da J. Nilsson del Toshiba Research Europe Limited, e dell'Università di Cambridge, hanno pubblicato la loro ricerca sul recente numero di Nature Photonics.
Gli scienziati spiegato che il teletrasporto quantistico, che è un processo in cui l'informazione quantistica viene distrutta per poter essere poi trasferita simultaneamente ad un altra posizione, è stata proposta come via di creare una rete di comunicazioni quantistiche e nuovi protocolli di elaborazione quantistica, nonostante i problemi teorici riguardanti il teorema del no-clone.
Secondo il teorema no-cloning, l'informazione quantistica non può essere copiata. Anche se grazie a questo principio, la crittografia quantistica può avere un livello altissimo di sicurezza, è anche limitante per la creazione di una rete di comunicazioni che si basi sulla quantistica e aumenta le perdite nell'elaborazione quantistica per via delle imperfezioni intrinseche alle misurazioni.
Teleportare l'informazione potrebbe essere una soluzione per entrambe queste aree. Nelle reti di comunicazione quantistica, il teletrasporto può stabilire un canale quantistico tra i nodi. Nell'elaborazione quantistica, il teletrasporto può trasferire i qubit da operazioni logiche, mentre altri qubit possono essere escluso. Anche se il teletrasporto quantistico può essere già oggi implementato con diversi sistemi, i ricercatori in questo caso, spiegano che i qubit fotonici sono i migliori candidati per il vasto spettro di applicazioni informatiche a disposizione.
Una delle parti più importanti del processo di teletrasporto fotonico è avere una sorgente di luce che produce coppie singole di fotoni entangled. Anche se i laser possono essere usati per generare i fotoni, prevedono l'uso di una complessità altissima a livello prattico e spesso la generazione di multiple coppie di fotoni, e questi problemi hanno spesso inibito il loro uso per le tecnologie dell'informatica quantistica.
"Possiamo anche produrre coppie di fotoni entangled colpendo un cristallo non lineare con un laser" ha spiegato Andrew Shields, del Toshiba Research Europe Limited. "Anche se questo ha facilitato molti esperimenti nell'ottica quantistica nel passato, comporta come svantaggio il fatto che i processo spesso producono più di una coppia. Queste coppie causano poi errori negli schemi di calcolo ed elaborazione dell'informazione quantistica che diventano esponenzialmente sempre più grandi man mano che si diventa più grande il numero di fotoni. Così lo sviluppo delle vere sorgenti quantistiche di luce (cioè che producono solo una coppia di fotoni entangled alla volta), è visto come un grandissimo ed essenziale progresso per arrivare ad ottenere delle applicazioni utile delle comunicazioni quantistiche e del calcolo fotonico-quantistico.
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60,53 KBIllustrazione del funzionamento di un router quantistico. Credit: Y. Chang/ X. Wang
Come alternativa a questo però, i ricercatori sono riusciti a creare un diodo che emana luce entangled (ELED), con un punto quantistico in arseniuro di indio, che genera una coppia di fotoni entangled alla volta. Usando gli ELED, i ricercatori dimostrano di raggiungere una fedeltà, nel teletrasporto, che va oltre il massimo che ci si può aspettare usando solo le classiche correlazioni, provando così la natura quantistica del teletrasporto. Una differenza chiave di questo set-up rispetto all'uso dei set-up con laser, è che qui i fotoni sono generati elettricamente piuttosto che otticamente.
Uno dei benefici della generazione elettrica è che la lunghezza d'onda dell'emissione di un punto quantistico può essere facilmente regolata usando campi elettrici, che potrebbero rendere i dispositivi compatibili con un vasto gamma di input di fotoni a diverse lunghezze d'onda.
"E in realtà abbastanza sensato e facile integrare un punto quantistico all'interno di un LED" ha spiegato Shields. "Il punto quantistico è formato con un metodo di auto-organizzazione durante la crescita degli strati in materiali semiconduttori, e rimaniamo con uno strato di punti quantistici integrati all'interno dei LED."
I ricercatori sperano che l'abilità degli ELED, di generare coppie singole di fotoni entangled, insieme a futuri miglioramenti nell'efficienza di raccolta della luce e della fedeltà di entanglement, potrà portare alla realizzazione di una varietà di applicazioni di informatica quantistica basate sul teletrasporto.
http://phys.org/news/2013-03-quantum-te ... edded.htmlda link2universe