I ricercatori dell'Istituto Niels Bohr di Copenaghen hanno raggiunto una svolta nella comunicazione quantistica, creando un dispositivo in grado di inviare singoli fotoni attraverso le reti in fibra ottica già esistenti alle lunghezze d'onda delle telecomunicazioni. Si tratta di un risultato che gli scienziati consideravano impossibile fino a poco tempo fa. Il progresso, pubblicato su Nature Nanotechnology, elimina uno dei più grandi ostacoli alla costruzione di un internet quantistico globale, capace di rendere lo spionaggio fisicamente rilevabile e le comunicazioni fondamentalmente sicure. È una scoperta che potrà cambiare la realtà della sicurezza informatica.
Il cuore della svolta risiede in punti quantici controllati elettricamente e integrati in un circuito nanofotonico. Questi punti quantici producono oltre 40 milioni di singoli fotoni quasi identici e coerenti al secondo nella banda O delle telecomunicazioni, con una qualità di emissione superiore di appena l'otto per cento rispetto al limite fisico fondamentale. I dispositivi precedenti operavano a circa 930 nanometri, ben al di sotto della soglia di 1.260 nanometri richiesta per la compatibilità con l'infrastruttura globale di fibra ottica per le telecomunicazioni.
L'importanza di operare alle lunghezze d'onda delle telecomunicazioni è enorme, perché significa che le comunicazioni protette dalla fisica quantistica possono essere implementate sugli stessi cavi in fibra ottica che già trasportano il traffico internet convenzionale, senza la necessità di nuove infrastrutture dedicate. Qualsiasi tentativo di intercettare queste trasmissioni di singoli fotoni disturberebbe lo stato quantistico dei fotoni, così da allertare immediatamente sia il mittente sia il destinatario dell'intrusione. Questa proprietà rende il sistema fondamentalmente diverso dalla crittografia classica, perché offre una sicurezza che è garantita dalle leggi della fisica.
Il gruppo di ricerca ha anche dimostrato la distribuzione di chiavi quantistiche su un collegamento in fibra installato sul campo, provando che la tecnologia funziona al di fuori delle condizioni di laboratorio. Una collaborazione internazionale tra l'Istituto Niels Bohr e ricercatori in Germania e Cina ha già ottenuto separatamente la distribuzione sicura di chiavi quantistiche su 127 chilometri utilizzando una tecnologia di punti quantici simile, dimostrando così che l'approccio può essere applicato su distanze significative.
Gli esperti del settore ritengono che questa svolta potrà accelerare i tempi per le reti quantistiche pratiche, riducendoli da decenni a pochi anni. I governi e le istituzioni finanziarie sono fra i più convinti sostenitori delle comunicazioni quantisticamente sicure, data la natura sensibile dei dati che trasmettono. Il gruppo sta già lavorando per aumentare la distanza di trasmissione e sviluppare tecniche di multiplexing, perché la possibilità di gestire più canali quantistici simultaneamente sarà fondamentale per il futuro. È già evidente che questa tecnologia potrà trasformare la società digitale nei prossimi anni.
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