sabato 3 agosto 2013

Trasferita informazione quantistica da due fotoni separati in uno solo


Un team di ricercatori dell'Università La Sapienza, diretto da Fabio Sciarrino, e dell'Università di Napoli Federico II, diretto da Lorenzo Marrucci, ha dimostrato per la prima volta come sia possibile trasferire l'informazione quantistica inizialmente scritta in due o più fotoni separati in un solo fotone. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista "Nature Photonics".

L'articolo ha anche proposto un metodo per realizzare il processo inverso, ossia la "decompressione" dell'informazione quantistica. Il mondo moderno si basa sempre più sulla nostra capacità di gestire, trasmettere e processare l'informazione. Mentre le attuali tecnologie informatiche si stanno avvicinando sempre più ai loro limiti fondamentali, nei laboratori di ricerca si stanno sviluppando le tecnologie del futuro. 

Tra la più promettenti, c'è la tecnologia dell'informazione quantistica, che sfrutta le sorprendenti proprietà del mondo quantistico che governa gli atomi e le particelle elementari per eseguire operazioni che sarebbero impossibili secondo le leggi della fisica classica, come ad esempio proteggere l'informazione codificata in modo assolutamente inviolabile (crittografia quantistica) oppure processarla in modo molto più rapido di quanto sarebbe possibile con un computer classico (computazione quantistica).

La trasmissione dell'informazione quantistica è oggi prevalentemente eseguita utilizzando fotoni, ossia le particelle fondamentali della luce. Di norma, ogni fotone trasporta l'equivalente quantistico di un singolo bit d'informazione, il cosiddetto "qubit", che può valere "zero" o "uno" oppure trovarsi in un particolare stato quantistico che coinvolge entrambi i valori. E' però possibile anche fare in modo che uno stesso fotone trasporti più di un qubit alla volta, utilizzando diverse proprietà fisiche della luce come ad esempio la polarizzazione, la lunghezza d'onda, o il profilo dell'onda. 

Per far questo, i fotoni che trasportano più qubit simultaneamente vengono generati direttamente in questo stato. Fino ad oggi, non era possibile invece trasferire l'informazione quantistica inizialmente scritta in due o più fotoni separati in un solo fotone. Questo passaggio è una sorta di "compressione quantistica" per cui l'informazione inizialmente scritta in un certo numero di fotoni viene trasferita in un numero più piccolo di fotoni, senza perderla. 

Questo esperimento ha sia implicazioni di fisica fondamentale, trattandosi del primo processo mai dimostrato che modifica il numero di fotoni preservandone lo stato quantistico complessivo, che importanti prospettive applicative, inserendosi tra gli strumenti fondamentali della futura tecnologia delle reti informatiche quantistiche. La ricerca è stata finanziata dal progetto europeo "Phorbitech" (www.phorbitech.eu), nell'ambito del programma europeo denominato Future Emerging Technologies (FET).


Riferimento dell'articolo:
Chiara Vitelli, Nicolò Spagnolo, Lorenzo Aparo, Fabio Sciarrino, Enrico Santamato, Lorenzo Marrucci, Joining the quantum state of two photons into one, Nature Photonics 7, 521 (2013).

Fonte: Uniroma
Foto credit 1: Wikipedia
Foto credit 2: Uniroma

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