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Le future reti quantistiche avranno bisogno di qualcosa di più della semplice trasmissione di dati tramite la luce. Per funzionare davvero serviranno fotoni indistinguibili, cioè particelle luminose con caratteristiche praticamente identiche tra loro. È questo il requisito di base che permette di sfruttare fenomeni come l’interferenza e l’entanglement quantistico, i due pilastri su cui poggia l’intera idea di comunicazione quantistica.
Proprio su questo punto la ricerca si è scontrata con uno degli ostacoli più ostinati degli ultimi anni. Ottenere luce che parta sempre uguale, senza piccole differenze da una particella all’altra, è molto più complicato di quanto possa sembrare a prima vista. Ed è qui che arriva una novità interessante dal mondo accademico europeo, con un risultato che sposta in avanti l’asticella in modo piuttosto netto.
Dal 60% al 90% di indistinguibilità
Un gruppo di ricercatori delle università di Basilea, Paderborn e della Ruhr di Bochum è riuscito a generare fotoni con un grado di indistinguibilità pari al 90%. Il confronto con il dato di partenza rende bene l’idea del salto compiuto, perché senza lo stesso sistema di controllo messo a punto dal team ci si fermava al 60%. Trenta punti percentuali di differenza non sono un dettaglio, soprattutto in un campo in cui ogni minima imperfezione rischia di compromettere il funzionamento dell’intero apparato.
Il cuore del lavoro sta proprio in quel sistema di controllo, che consente di rendere le particelle di luce molto più simili tra loro rispetto a quanto accadrebbe lasciandole libere di presentarsi con le loro naturali variazioni. Il risultato apre prospettive concrete per lo sviluppo di sorgenti luminose pensate per le tecnologie quantistiche, un settore che da tempo cerca strumenti affidabili per passare dagli esperimenti di laboratorio ad applicazioni più solide.
Va detto che il traguardo non riguarda soltanto i fisici impegnati nella ricerca di base. Le sorgenti capaci di produrre luce così uniforme rappresentano un tassello indispensabile per chi lavora alla costruzione delle infrastrutture di comunicazione di domani, quelle che dovrebbero sfruttare le leggi della meccanica quantistica per trasportare ed elaborare informazioni in modi impossibili per le tecnologie tradizionali.
Che cosa vuol dire rendere due fotoni indistinguibili
Il concetto può sembrare astratto, ma l’idea di fondo è abbastanza intuitiva. Rendere due fotoni indistinguibili significa produrre particelle di luce che si comportano esattamente allo stesso modo durante un esperimento, senza alcuna differenza rilevabile nelle proprietà coinvolte. In pratica, se due particelle arrivano nello stesso punto, non deve esserci modo di capire quale sia l’una e quale l’altra.
Questa condizione diventa essenziale quando si vogliono elaborare informazioni sfruttando gli effetti della meccanica quantistica. Fenomeni come l’interferenza, per manifestarsi in modo pulito, richiedono infatti che la luce coinvolta sia il più possibile omogenea. Se invece le particelle presentano piccole differenze, quegli effetti si attenuano o addirittura svaniscono, rendendo inutilizzabile il segnale per gli scopi delle comunicazioni quantistiche.
Ecco perché il passaggio dal 60% al 90% pesa così tanto. Più le particelle luminose risultano simili, più diventa realistico sfruttare l’entanglement e l’interferenza in maniera affidabile, due ingredienti senza i quali le reti di comunicazione quantistica resterebbero soltanto sulla carta. Il lavoro dei ricercatori di Basilea, Paderborn e Bochum si inserisce proprio in questa direzione, offrendo un sistema capace di produrre fotoni molto più uniformi rispetto a quelli ottenibili senza alcun controllo.
Fonte: TecnoAndroid
