Esperimenti sullo stato correlato fanno luce sul potenziale quantico
“L’obbiettivo chiave del progetto OAMGHZ era quello di creare uno stato correlato alto dimensionale a tre fotoni usando il momento orbitale angolare (Orbital Angular Momentum, OAM) della luce,” spiega il coordinatore del progetto, il dott. Mehul Malik dell’Università di Vienna in Austria, beneficiario di una borsa internazionale di accoglienza Marie Skłodowska-Curie finanziata dall’UE. Il progetto OAMGHZ ha usato una tecnica chiamata “cancellazione quantistica” che consente a due coppie indipendenti di particelle correlate con nessun passato in comune di essere correlate tra loro. Tendenzialmente questi tipi di esperimenti si erano finora concentrati sull’entanglement bidimensionale o qubit. Al contrario, il progetto OAMGHZ ha cercato di ideare un metodo per creare stati correlati alto dimensionali con fotoni multipli nel OAM. Il progetto è iniziato con la progettazione di un dispositivo con input e output multipli per il OAM, allo scopo di separare e ricombinare i fotoni. Questo dispositivo si è dimostrato troppo complesso per l’implementazione sulla scala di un esperimento con fotoni multipli, quindi è stato sviluppato un dispositivo alternativo simile a un beam splitter polarizzatore che era in grado di smistare e mescolare il OAM dei fotoni in entrata. “Noi siamo diventati il primo gruppo al mondo ad aver creato uno stato correlato di più di due particelle con più di due dimensioni correlate,” ha detto Malik. “Abbiamo inoltre sviluppato un algoritmo chiamato MELVIN che ha generato esperimenti quantistici per creare cinquanta altri unici stati correlati alto dimensionali a fotoni multipli.” Implicazioni per il mondo reale Gli stati correlati alto dimensionali a fotoni multipli nel OAM sono interessanti per i ricercatori poiché le onde di luce potrebbero essere usate per trasportare enormi quantità di informazioni, con un livello più elevato di sicurezza rispetto a quanto è possibile fare oggi. Inoltre, tali stati correlati forniscono ai ricercatori l’opportunità di effettuare dei test fondamentali sulla teoria quantistica che potrebbero avere delle implicazioni nel mondo reale. Un futuro internet quantistico, ad esempio, sarebbe un’area in cui questi stati potrebbero trovare un’applicazione molto utile quali vettori di informazioni. Questa ricerca ha il potenziale di portare benefici alla nascente industria delle comunicazioni quantistiche, e anche di giovare ad altri ricercatori che lavorano nei campi dell’ottica quantistica, della correlazione quantistica e delle comunicazioni quantistiche. Inoltre, è stato sviluppato uno schema crittografico quantistico stratificato dove tre soggetti condividono informazioni sicure asimmetricamente. “Gli stati correlati asimmetrici come quello che abbiamo creato rappresentano una nuova direzione negli studi sperimentali della correlazione, e consentiranno lo sviluppo di complesse reti quantistiche a molti livelli in futuro,” ha detto Malik. In seguito al completamento del progetto OAMGHZ nel mese di giugno del 2015, Malik e il suo team sono stati in grado di lavorare alla creazione di stati correlati alto dimensionali persino più complessi basandosi sugli esperimenti generati dal loro algoritmo MELVIN. “Stiamo anche ulteriormente espandendo le capacità dell’algoritmo in modo da applicarlo ad altri difficili problemi di meccanica quantistica,” ha aggiunto.
Parole chiave
OMAGHZ, esperimenti stato correlato, OAM, momento orbitale angolare, MELVIN
