Nuove possibilità per l'interfaccia quantistica
Fisici tedeschi hanno creato un'interfaccia quantistica che connette particelle di luce e atomi, un aspetto essenziale per migliorare la capacità delle tecnologie quantistiche. L'interfaccia può anche avvicinare la fisica ad un passo dalla realizzazione del primo computer quantico. I risultati della ricerca sono pubblicati sulla rivista Physical Review Letters. Nel loro documento, gli scienziati dell'Università Johannes Gutenberg di Magonza, in Germania, spiegano che l'intrappolamento e interfacciamento ottico degli atomi neutri raffreddati via laser è fondamentale per il loro impiego nel campo delle tecnologie quantistiche avanzate. Il team è riuscito a raggiungere questo obiettivo tramite l'interazione di atomi di cesio con un campo multi-colore evanescente che circonda una nanofibra ottica. In sostanza, questi atomi sono intrappolati utilizzando la luce laser che viaggia attraverso una fibra di vetro conica ultrasottile (così sottile da misurare appena un centesimo del diametro di un capello umano). Il centro della fibra è addirittura più sottile della luce stessa. Non più costretta all'interno della nanofibra, la luce poi si estende nello spazio circostante la fibra (creando il campo evanescente), accoppiandosi agli atomi intrappolati. Il risultato è un'interfaccia quantistica basata su fibre di vetro che può essere utilizzata per trasmettere informazioni quantistiche; questo è un requisito essenziale per i sistemi di comunicazione quantistici su larga scala, come ad esempio il trasferimento sicuro di dati tramite la crittografia quantistica. Gli scienziati ritengono inoltre che l'interfaccia si adatti bene alla realizzazione di sistemi quantistici ibridi, che combinano gli atomi con, ad esempio, i dispositivi quantistici a stato solido. Il capo della ricerca, il dottor Arno Rauschenbeutel dell'Università di Magonza, ha aggiunto che l'interfaccia "potrebbe rivelarsi utile anche per la realizzazione di un computer quantico". Mentre i computer che usiamo oggi sono basati sui transistor, la nozione di un computer quantico si basa su fenomeni di meccanica quantistica. Siamo ancora lontani dalla realizzazione di questo obiettivo, ma i computer quantici su larga scala rivoluzionerebbero il nostro modo di lavorare. Le reti in fibra di vetro, d'altra parte, fanno già parte della comunicazione moderna (i nostri telefoni e Internet si basano principalmente sulla trasmissione ottica dei dati, utilizzando cavi di fibra di vetro). La luce che viaggia attraverso queste reti è costituita da quanti di energia indivisibili o fotoni (una scoperta fatta da Albert Einstein). Ogni fotone è quindi in grado di trasmettere un bit di informazione (corrispondente a due stati, zero o uno). Essendo oggetti quantistici, i fotoni possono esistere simultaneamente in entrambi questi stati. Questa proprietà, per esempio, è alla base della crittografia quantistica, che ci protegge contro le intercettazioni. Per sfruttare appieno le possibilità offerte dalla comunicazione quantistica, dobbiamo essere in grado di immagazzinare l'informazione quantistica codificata in ogni fotone. Dato che i fotoni non sono adatti a svolgere questo particolare compito, i fisici ritengono che sarebbe meglio trasferire l'informazione quantistica agli atomi. Ciò, a sua volta, richiede un'interfaccia tra i fotoni e gli atomi che potrebbe essere facilmente applicata alle reti in fibra ottica.
Paesi
Germania