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martedì 16 novembre 2010

Memoria quantistica guiderà il futuro delle telecomunicazioni


Nell'illustrazione sono rappresentate due memorie quantiche. Ogni memoria consiste in un cella di vetro riempita di atomi di cesio (palline blue e rosse). La luce è mandata attraverso gli atomi e informazione quantica è trasferita dalla luce agli atomi.  Crediti: Quantop

Nell'illustrazione sono rappresentate due memorie quantiche. Ogni memoria consiste in un cella di vetro riempita di atomi di cesio (palline blue e rosse). La luce è mandata attraverso gli atomi e informazione quantica è trasferita dalla luce agli atomi. Crediti: Quantop

I ricercatori del Niels Bohr Institute dell’Università di Copenaghen sono riusciti a immagazzinare l’informazione quantistica utilizzando due fasci di luce intrecciati (entangled). La memoria quantistica è un elemento necessario per le future reti di comunicazione quantistica, tanto che i ricercatori di tutto il mondo si stanno rincorrendo a suon di ricerche e annunci per arrivare primi nella corsa. Ecco l’ultima scoperta pubbicata su Nature Physics.

Le reti quantistiche saranno in grado di proteggere la sicurezza delle informazioni meglio rispetto alle attuali reti di comunicazione convenzionali. La pietra angolare della comunicazione quantistica è un fenomeno chiamato entanglement tra due sistemi quantistici, per esempio, due fasci di luce. Entanglement significa che i due fasci di luce sono collegati tra loro, in modo che abbiano ben definite caratteristiche comuni, una sorta di conoscenza comune. Uno stato quantistico può – secondo le leggi della meccanica quantistica, non essere copiato e può quindi essere utilizzato per trasferire dati in modo sicuro.

Nel gruppo di ricerca Quantop del professor Eugene Polzik presso il Niels Bohr Institute i ricercatori sono stati in grado di memorizzare i due fasci di luce impigliati in due memorie quantistiche. La ricerca è stata condotta in un laboratorio dove una selva di specchi e di elementi ottici, come le piastre d’onda, i divisori di fascio, le lenti ecc. sono montati su un grande tavolo, inviando la luce in un percorso di più di 10 metri in un intreccio labirintico. Utilizzando gli elementi ottici, i ricercatori sono in grado di controllare la luce e regolare le dimensioni e l’intensità dei fasci per ottenere la giusta lunghezza d’onda e la polarizzazione di cui la luce ha bisogno per far funzionare l’esperimento.

I due fasci di luce entangled sono creati con l’invio di un singolo fascio di luce blu attraverso un cristallo in cui esso viene diviso in due fasci di luce rossa. I due si intrecciano, appunto, quantisticamente e dunque ricordando di possedere un’informazione in comune, o meglio uno stato quantico comune.

I due fasci di luce vengono inviati attraverso il labirinto di specchi e di elementi ottici e raggiungono le due memorie, che nell’esperimento sono due contenitori di vetro riempito con un gas formato da atomi di cesio. Lo stato quantistico degli atomi contiene le informazioni sotto forma di uno spin, che può essere ‘su’ o ‘giù’. Esso può essere confrontato con i dati trattati dai computer, che sono nella forma ‘zero o ‘uno’. Quando i raggi di luce passano attraverso gli atomi, lo stato quantistico viene trasferito dalla luce dei due fasci alle due memorie. L’informazione è quindi stata archiviata come il nuovo stato quantistico di atomi.

“Per la prima volta una memoria è stata realizzata con un altissimo grado di affidabilità. In effetti, è così alto che è impossibile da ottenere con la memoria convenzionale per la luce che viene utilizzata, ad esempio, nella comunicazione internet. Tale risultato significa che una rete quantistica è un passo più vicino ad diventare realtà”, spiega il professor Eugene Polzik.

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