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Il teletrasporto dei Qutrit nella meccanica quantistica

Un doppio studio condotto contemporaneamente, ma da due poli opposti, ha permesso di dimostrare praticamente ciò che prima era possibile solo teoricamente, riuscendo a teletrasportare un qutrit, ovvero un’unità di informazioni quantistiche a tre stati.

Gli studi, condotti dai ricercatori dell’Austrian Academy of Science e l’Università di Vienna in contemporanea a quelli condotti all’Università della Scienza e della Tecnologia della Cina, hanno reso possibile effettuare un grande passo avanti nel campo del teletrasporto quantistico, che è stato a lungo limitato ai qubit.

Infatti in precedenza lo stesso effetto era stato ottenuto solo su due livelli – qubit -, ovvero teletrasportando informazioni con valori “0” o “1”. Ora i team di ricerca, austriaco e cinese, sono invece riusciti a mettere in atto il teletrasporto di uno stato a tre livelli – qutrit – e allo “0” e all’”1″ è stato dunque aggiunto un “2”.

Cosa sono i qutrit

Si tratta di un’unità di informazione quantistica che si basa sul sistema numerico ternario – trit appunto. Quest’ultimo è un sistema numerico posizionale in base 3, che utilizza tre simboli – 0, 1 e 2 – invece dei 10 del sistema numerico decimale. I trit, possono assumere quindi tre valori distinti e un qutrit può assumere la sovrapposizione dei tre stati del trit. Ogni trit contiene l’equivalente di log23  (circa 1,58496) bit d’informazione.

Potenziali a doppio e triplo pozzo che definiscono qubit (a) e qutrits (b).
Credit: researchgate.net

Teletrasporto Quantistico 

Nello specifico, gli scienziati hanno teletrasportato stati quantistici tridimensionali, un teletrasporto “alto-dimensionale” che potrebbe risultare molto importante per il futuro stesso dei computer quantistici poichè tali sistemi sono capaci di trasportare un quantitativo maggiore di informazioni rispetto ai qubit. 

Lo stato quantico da teletrasportare è codificato nei possibili percorsi che un fotone può prendere. Si possono immaginare questi percorsi come tre fibre ottiche. Cosa più interessante, nella fisica quantistica un singolo fotone può anche essere localizzato contemporaneamente in tutte e tre le fibre ottiche.

Nel tentativo di teletrasportare uno stato tridimensionale è stato utilizzato un nuovo metodo sperimentale: la misurazione di Bell. Quest’ultima si basa su di uno splitter a più porte che dirige i fotoni attraverso diversi ingressi e uscite e collega tutte le fibre ottiche insieme.

Attraverso una selezione intelligente di determinati schemi di interferenza, le informazioni quantistiche possono essere trasferite su un altro fotone lontano dal fotone di input, senza che i due interagiscano mai fisicamente.

Con questo, il team di ricerca internazionale ha anche fatto un passo importante verso applicazioni pratiche come una futura Internet quantistica. Questo risultato potrebbe aiutare a collegare i computer quantistici con capacità di informazione oltre i qubit.

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