Se è mai possibile creare un “Internet quantistico” ultra sicuro e super veloce, allora i fotoni entangled quantistici sono assolutamente essenziali per questo e gli scienziati hanno appena trovato un nuovo modo molto utile per generarli.
L'entanglement quantistico è un fenomeno in cui due particelle (come i fotoni) sono collegate tra loro, indipendentemente dalla distanza fisica tra di loro. Se succede qualcosa a una delle particelle, deve succedere qualcosa all'altra.
Sebbene i fisici non comprendano ancora appieno come avvenga l'entanglement, questo fenomeno apre la possibilità di una comunicazione a lungo raggio con la potenza quantistica, dove i cambiamenti nelle particelle in un punto portano a cambiamenti nelle particelle entangled su una distanza enorme.
Questo particolare studio suggerisce che i fotoni entangled quantistici vengono utilizzati come distribuzione di chiavi quantistiche (QKD), una sorta di Internet quantistico di basso livello, in cui i dati classici sotto forma di uno e zero ottengono un ulteriore livello di privacy e sicurezza attraverso la fisica quantistica.
Fino ad ora, i fotoni entangled utilizzati per questi metodi di crittografia sono stati limitati alla gamma di lunghezze d'onda del vicino infrarosso da 700 a 1550 nm, rendendoli vulnerabili alle interferenze dei gas che assorbono la luce e della radiazione solare.
In altre parole, la connessione dati funziona solo di notte: non è l'ideale per quella che si suppone sia l'infrastruttura Internet di prossima generazione.
Una nuova ricerca mostra come generare e rilevare fotoni entangled a una lunghezza d'onda maggiore di 2,1 micrometri, che è schermata da tali interferenze. Il risultato finale è un canale di comunicazione molto più affidabile e stabile.
“Abbiamo dimostrato che coppie di fotoni invisibili in polarizzazione possono essere generate, controllate e rilevate utilizzando il nostro approccio”, scrivono i ricercatori nel loro documento pubblicato.
“Questo lavoro fornisce una nuova piattaforma per l'ottica quantistica e apre la strada ad applicazioni tecnologiche per il rilevamento quantistico e comunicazioni sicure quantistiche a lungo raggio in questa modalità di lunghezza d'onda”.
Per ottenere ciò, i ricercatori hanno utilizzato un cristallo di niobato di litio non lineare: sono state create coppie di fotoni entangled utilizzando impulsi di luce ultra brevi da un laser puntato sul cristallo.
L'Internet quantistica, se riusciamo a capire come crearlo, promette di essere molte volte più potente, più sicuro e più privato di qualsiasi cosa abbiamo oggi. Ad esempio, qualsiasi tentativo di hacking interromperà istantaneamente la connessione corrispondente: una buona rete di sicurezza.
Siamo ancora lontani dalla realizzazione di questo sogno – a distanza, stabilità, praticità – ma innovazioni come queste ci stanno avvicinando costantemente e trasformano il calcolo quantistico da ipotesi in realtà.
“Il prossimo passo importante sarà miniaturizzare questo sistema convertendolo in dispositivi fotonici integrati, rendendolo adatto per la produzione di massa e per l'uso in altri scenari applicati”, afferma il fisico quantistico Michael Kues dell'Università di Hannover. Leibniz in Germania.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Science Advances.
