Tra le magie della fisica quantistica c’è un strana proprietà, l'”entanglement” (letteralmente “aggrovigliato”), che fa si che due particelle come per esempio due o più fotoni possano “mantenersi in contatto” influenzandosi reciprocamente indipendentemente dalla distanza, il che consentirebbe – in teoria – di realizzare comunicazioni assolutamente inattaccabili e più veloci della luce a qualsiasi distanza. A quest’ultimo traguardo siamo molto lontani, ma l’entanglement viene usato già oggi per le comunicazioni satellitari sperimentali in Cina e in Europa. E proprio la Cina va oltre e sta lavorando alla prima rete quantistica fatta di droni e non da satelliti artificiali.
L’entanglement quantistico è alla base di tecnologie emergenti come i computer quantistici e la crittografia quantistica, impossibile da hackerare. E proprio quest’ultima tecnologia è quella che ha ispirato gli scienziati cinesi dell’Università di Nanjing: costruire una rete di droni quantistici per creare una rete di comunicazione volante inattaccabile da qualsiasi tecnologia di hacking attualmente conosciuta. L’uso dei droni supera una difficoltà insormontabile delle reti quantistiche “a terra”, in quanto l’entanglement quantistico è estremamente fragile e non sopporta il trasferimento per esempio attraverso la fibra ottica. Al contrario, i fotoni “aggrovigliati” restano tali se trasmessi attraverso l’aria, cosa che appunto si può facilmente fare con un drone, o meglio, una rete di droni.
“Hanno costruito il primo drone quantico e lo hanno usato come un nodo di rete, in modo simile a quello che fanno coni satelliti quantici”, spiega Dmytro Vasylyev, scienziato quantistico dell’Università di Rostock in Germania, che non ha preso parte a questa ricerca. I ricercatori cinesi hanno sviluppato un drone ottocottero che pesa 35 chilogrammi al decollo compreso il sistema di comunicazione quantistica.
Negli esperimenti, i ricercatori hanno dimostrato che il drone quantico può operare in hovering per 40 minuti. È in grado di mantenere due collegamenti aria-terra, ciascuno lungo circa 100 metri, e può ricevere e trasmettere fotoni entangled durante il giorno, in una notte limpida e persino in una notte piovosa.
Gli scienziati sono fiduciosi di poter ridurre il loro sistema di comunicazione quantistica per adattarsi a piccoli droni consumer per reti quantistiche on-demand locali. Potrebbero anche ridimensionarlo per il caricamento su droni ad alta quota che sarebbero nodi in reti estese che coprono centinaia di chilometri. Insomma, i cinesi sognano reti di droni quantici che riempiono una nicchia chiave tra reti quantiche satellitari e terrestri. Vasylyev nota che mettere in campo una rete di comunicazione con droni quantici potrebbe essere ostacolato da una serie di ostacoli. Ad esempio, sebbene il sistema tenga conto che molti fotoni entangled dovrebbero essere dispersi, assorbiti o altrimenti persi nel loro percorso da e verso il drone, i sistemi di comunicazione quantistica sul robot volante potrebbero potenzialmente confondere i fotoni vaganti da per esempio il sole come alcuni di questi fotoni aggrovigliati smarriti. Tali errori potrebbero mettere a repentaglio la sicurezza del sistema. Inoltre, “i droni volano nell’atmosfera inferiore, dove la turbolenza atmosferica è una fonte significativa di degradazione del segnale”, sottolinea Vasylyev. E, “Il volo dei droni è, da solo, una grande fonte di flusso turbolento. Tale turbolenza potrebbe considerevolmente degradare le prestazioni della comunicazione quantistica”. Nonostante gli svantaggi, conclude Vasylyev, i droni quantici offrono ancora chiari vantaggi. Possono servire come “un’alternativa mobile a basso costo a una rete basata su fibra ottica“, e possono anche servire come banco di prova per aiutare i ricercatori a studiare l’influenza delle condizioni meteorologiche e altri effetti atmosferici sulla comunicazione quantistica. “Questo alla fine ci darà una migliore comunicazione quantistica satellitare”.
Nell’immagine di apertura, una elaborazione digitale di un ipotetico sistema di trasmissione quantistica
