Ulteriori passi avanti verso i network quantistici

Ulteriori passi avanti verso i network quantistici

Una dimostrazione dell'Università di Calgary permette di avvicinare alla realtà le reti quantistiche, che potrebbero rappresentare il futuro delle comunicazioni sicure

di Andrea Bai pubblicata il , alle 15:28 nel canale TLC e Mobile
 

I network quantistici a banda larga sono ancor più vicini alla realtà, dopo la dimostrazione dei ricercatori dell'Università di Calgary, in collaborazione con l'Università di Paderborn, di poter trasferire quantum bit da fotoni caratterizzati da uno stato quantistico "entangled" ad un dispositivo di memoria cristallino a stato solido.

Wolfgang Tittel, professore presso l'Università di Calgary e co-autore del documento "Broadband waveguide quantum memory for entangled photons" pubblicato su Nature, spiega: "Abbiamo dimostrato per la prima volta che un cristallo può conservare l'informazione codificata in ciò che la meccanica quantistica chiama 'stato quantistico entangled di fotoni".

L'entanglement quantistico è una caratteristica fondamentale della fisica quantistica e coinvolge le correlazioni tra i componenti di un sistema fisico che non possono essere descritte dalla fisica classica. Si tratta di un fenomeno per il quale lo stato quantico di un sistema dipende dagli stati di ciascuno dei componenti. Per un sistema quantistico entangled non esistono realtà fisiche oggettive per le proprietà del sistema: un sistema entangled contiene simultaneamente possibilità multiple per le sue proprietà. Il concetto di entanglement viene spesso reso con i termini italiani di "non-separabilità", per comodità di trattazione continueremo ad usare i termini "entanglement" ed "entangled".

Nell'informatica quantistica il fenomeno dell'entanglement risulta di importanza fondamentale, poiché è alla base di uno dei suoi principi, ovvero la possibilità di codificare l'informazione quantistica per mezzo di correlazioni non-locali tra parti differenti di un sistema fisico. In altre parole: il fenomeno dell'entanglement quantistico mantiene un "legame" tra due fotoni anche quando questi non sono fisicamente vicini tra loro. Grazie all'entanglement quantistico è possibile impiegare una tecnica, denominata teletrasporto quantistico, che consente in presenza di determinate condizioni, di trasferire uno stato quantistico in un punto arbitrariamente lontano.

Per cercare di comprendere quale sia la scoperta effettuata dall'Università di Calgary è opportuno fare un parallelismo con le attuali reti di comunicazione, dove l'informazione viene codificata tramite impulsi di luce su fibre ottiche. Spiega ancora Tittel: "Anche nelle comunicazioni quantistiche si ha la necessità di stoccare e ricevere informazioni ma nel nostro caso l'informazione viene codificata non tramite impulsi di luce ma negli stati entangled dei fotoni. Quando i fotoni entangled mantengono questo stato anche quando sono lontani tra loro, ed in un certo senso possiamo dire che comunicano anche quando si trovano a notevole distanza. La difficoltà sta nell'evitare la rottura di questo fragile collegamento quantistico".

Allo scopo di riuscire a superare questo problema i ricercatori hanno impiegato come guida d'onda un cristallo di litio drogato con niobo, raffreddato alla temperatura di 270°C. A tali livelli le proprietà fisiche del materiale cambiano, permettendo ai ricercatori di stoccare e ricevere fotoni senza alcuna degradazione misurabile. Prosegue Tittel: "Abbiamo dimostrato l'entaglement tra un fotone e gli atomi del cristallo. Il prossimo passo sarà quello di impiegare queste interazioni con un terzo fotone per teleportare il suo stato all'interno della memoria solid state in virtù dell'entanglement quantistico. Questo permetterà di avvicinarsi sensibilmente alla concretizzazione di reti quantistiche per comunicazioni ultra-sicure a lungo raggio".

Secondo quanto affermato, sarà possibile impiegare tecnologie di produzione standard per poter realizzare un dispositivo di memoria basato sulle caratteristiche alle quali ha lavorato il gruppo di ricerca dell'Università di Calgary. Come sottolineato anche da Tittel si tratta di un elemento di estrema importanza nel momento in cui si dovrà affrontare il passaggio dalle attività di ricerca a quelle di applicazione pratica.

8 Commenti
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fastleo6317 Gennaio 2011, 15:48 #1
Interessantissimo! Unica cosa: forse il cristallo è drogato con "niobio" e non con "niobo"...
pikkoz17 Gennaio 2011, 16:20 #2
Deve fare bello caldo da quelle parti per "raffreddare" a 270°C , scusate la battutona stupida ma la mia professoressa di fisica delle medie ci faceva un mazzo tanto solo per un segno sbagliato .
BrightSoul17 Gennaio 2011, 16:55 #3
La bella sfida sarà trovare una tecnica che permetta di preservare l'entanglement a temperature ambiente.
Diobrando_2117 Gennaio 2011, 16:55 #4
quindi nella pratica che miglioramenti porterà questa scoperta?
JackZR17 Gennaio 2011, 18:03 #5
o.O? Il cristallo è drogato? E con dei noobie?
D4N!3L317 Gennaio 2011, 19:47 #6
Originariamente inviato da: pikkoz
Deve fare bello caldo da quelle parti per "raffreddare" a 270°C , scusate la battutona stupida ma la mia professoressa di fisica delle medie ci faceva un mazzo tanto solo per un segno sbagliato .


Azz....in effetti non capisco come si possa raffreddare a 270 °C.
fano17 Gennaio 2011, 20:27 #7
Boh? Potrebbe dipendere dal materiale magari è roba criptoniana e fonde a 275105410 °C a 270 è fredda... ghiacciata

A parte gli scherzi potrebbe trattarsi gradi Kelvin? Di fatto essendo
0 °K = -273 °C siamo intorno ai -3 nulla di esotico detto così vero?
saltamine18 Gennaio 2011, 12:04 #8

AArrrrgh!!

E' NIOBIO non niobo!!

http://it.wikipedia.org/wiki/Niobio

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