Si riportano quì le considerazioni degli autori dello studio dettagliato (2015), citato nel link sottostante, in cui si indicano le problematiche connesse con la creazione di reti di comunicazione quantistiche a grandi distanze realizzabili in un prossimo futuro e fondate su entanglement quantistico tra atomi e fotoni ottici.
Le informazioni riportate in letteratura sugli sviluppi attuali (2020) di sperimentazioni quantistiche di comunicazione basate su entanglement di atomi e fotoni ottici per grandi distanze, di ordine di distanza metropolitano di qualche decina di chilometro, sono ancora primordiali e lontane dalla possibilità di realizzare una rete di comunicazioni e calcolo con computers quantistici a fotoni di luce.
Le osservazioni quì tradotte indicano possibilità e limiti attuali di questa tecnologia basata su atomi di varia natura e fotoni ottici anzichè sui tradizionali semi-conduttori ed interazioni di elettroni.
Link: https://arxiv.org/pdf/1412.2889.pdf https://arxiv.org/pdf/1412.2889.pdf
Strutture e reti quantistiche distribuite consentiranno prossimamente di realizzare compiti informativi e di interagire a distanza in modi che non sono ancora possibili con le tecnologie attuali.
Lo sviluppo di queste tecnologie per reti di comunicazione interfacciate a distanza secondo i concetti quantistici richiede la generazione di nodi quantistici stazionari che potranno mandare, ricevere, stockare e processare informazioni quantistiche localmente.
I nodi di una rete distributiva vengono collegati tramite canali quantistici di elementi trasportatori "volanti" di informazioni, cioè fotoni ottici di luce.
Questi canali servono sia per scambiare direttamente informazioni quantistiche tra i nodi della rete e sia per distribuire l'interazione e interlacciamento (entanglement) attraverso tutta la rete distributiva bi- o -tridimensionale.
Per consentire a tali strutture a rete di operare con molte particelle (fotoni) e su grandi distanze è necessaria una efficiente interfaccia tra i nodi e i canali.
Questo articolo linkato descrive in dettaglio, come un trattato, l'approccio tecnico basato su dispositivi "a cavità" per realizzare detta distribuzione nodale, con lo sviluppo di sistemi sperimentali in cui atomi e singoli fotoni siano intrappolati e accoppiati tramite risonatori ottici a cavità.
Questo tipo do approccio è promettente per reti distributive quantistiche su grande scala, poichè esso consente l'accesso e tempi di coerenza lunghi dei q-bits ed efficienze elevate di accoppiamento tra luce e materia.
Sicchè è consentito di generare fotoni "entangled" semplicemente premendo un pulsante, di mappare reversibilmente lo stato quantistico di un fotone entro un atomo, trasferire e teletrasportare stati quantici tra atomi a distanza remota, aggrovigliare atomi distanti, rilevare fotoni ottici senza distruggerli, realizzare griglie quantistiche di interlacciamento tra un atomo e uno o più fotoni ed anche aprire un percorso verso memorie quantistiche efficienti e garantite per ripetitori futuri.
I protocolli generali descritti in questo articolo, come un trattato dettagliato necessario per la conoscenza delle problematiche di fisica tecnica e di chimica coinvolte nella realizzazione di detti sistemi di comunicazione a reti interconnesse a distanza, sono utili e necessari anche per altri sistemi ottici a fotoni sperimentali.
Contenuti in inglese dell'articolo linkato e della tecnologia pertinente necessaria per capire gli argomenti di cui si tratta:
I. Introduzione
A. Elettrodinamica quantistica in una cavità
B. Il modello Jaunes-Cumming
C. Il sistema smorzato della cavità atomica:
1. Il regime di accoppiamento forte
2. Il regime di Purcell
D. Accoppiamento per la preparazione dei campi di luce
E. Accoppiamento ad un terzo livello.
II. Tecniche sperimentali
A. Progetti di risonatori ottici
B. Osservare, intrappolare e raffreddare atomi singoli
1. Trappole ioniche
2. Trappole ottiche a dipolo.
3. Raffreddamento.
C. Misura e controllo dello stato atomico interno
1. Rilevamento dello stato atomico
2. Inizializzazione dello stato atomico
3. Controllo della coerenza dello stato atomico.
III. Sorgenti di luce quantistiche
A. Generazione di fotoni singoli
B. Interferenza in funzione del tempo di due fotoni
C. Trasferimento dello stato quantistico Atomo-fotone
D. Generazione di entanglement Atomo-fotone.
IV. Comunicazione e calcolo quantistici in reti quantistiche coerenti
A. Distribuzione deterministica di informazioni quantistiche
1. Memoria quantistica
2. Trasferimento dello stato quantico Atomo-atomo
3. Entanglement remoto Atomo-atomo
4. Discussione
B. Distribuzione probabilistica di informazioni quantistiche
1. Misura dello stato ottico di Bell
2. Teletrasporto quantistico
3. Entanglement di due atomi in una cavità
4. Discussione
C. Rilevamento non distruttivo di un fotone
D. Calcolo quantistico
1. Generazione dell'ampiezza e dello spostamento di fase controllate dall'Atomo
2. La griglia Atomo-fotone
3. Verso le griglie quantistiche fotone-fotone
V. Sommario e previsioni.
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