Rivoluzione nella fotonica quantistica: il nuovo filtro protegge l’entanglement!

Rivoluzione nella fotonica quantistica: il nuovo filtro protegge l’entanglement!

Un gruppo di ricerca internazionale composto da scienziati delle università di Rostock, California meridionale, Florida centrale, Stato della Pennsylvania e Saint Louis ha compiuto progressi rivoluzionari nella fotonica quantistica. La scoperta è stata pubblicata il 28 marzo 2025 sulla rivista Science e offre un nuovo approccio alla protezione dell’entanglement ottico. Questo lavoro ha il potenziale per far avanzare in modo significativo lo sviluppo di tecnologie quantistiche avanzate, il che è di grande importanza visti gli Anni internazionali della scienza e della tecnologia quantistica proclamati dalle Nazioni Unite [uni-rostock.de] riferisce che...

La meccanica quantistica sta rivoluzionando la nostra comprensione della natura su scala più piccola e costituisce la base per le tecnologie moderne, compresi i computer quantistici, che possono calcolare più velocemente dei computer classici. L’entanglement è centrale perché non è solo essenziale per i calcoli, ma consente anche la trasmissione sicura delle chiavi crittografiche e aumenta la sensibilità dei sensori. Tuttavia, questo intreccio è fugace e può essere facilmente perso a causa della decoerenza, come ad esempio il rumore termico.

Nuovo filtro anti-impigliamento

Il gruppo di ricerca, guidato dal Prof. Alexander Szameit, ha superato le sfide legate alla preservazione dell'entanglement nei circuiti fotonici. Il loro metodo utilizza i cosiddetti “fili per la luce”, che consentono ai fotoni di “saltare” tra canali adiacenti. Questa tecnica utilizza la regolazione mirata dell'accoppiamento secondo la simmetria temporale anti-parità per rimuovere i componenti non impigliati dal sistema. Il filtro entanglement di nuova concezione raggiunge una precisione quasi ideale per le eccitazioni sia a singolo che a due fotoni ed è resistente alla decoerenza.

Inoltre, è stato sottolineato che questi risultati sono di grande importanza non solo per la ricerca accademica, ma anche per le applicazioni pratiche nella comunicazione quantistica. La comunicazione quantistica consente lo scambio di chiavi a prova di intercettazione per la codifica di informazioni rilevanti per la sicurezza, sulla base di principi fisici come l’entanglement quantistico e il principio di sovrapposizione. A differenza dei metodi di crittografia algoritmica, questo sistema potrebbe essere utilizzato in reti ad alta sicurezza [fraunhofer.de] riferisce che...

Progressi tecnologici nella comunicazione quantistica

Gli Istituti Fraunhofer stanno lavorando allo sviluppo di sistemi di comunicazione quantistica e tecnologie di collegamento ottico nell'ambito dell'iniziativa QuNET. L'obiettivo è creare le basi per collegamenti sicuri tra diverse bande di lunghezze d'onda e mezzi di trasmissione. Gli elementi costitutivi elementari di questi sistemi includono telescopi riflettenti ottici di precisione, sorgenti di coppie di fotoni intrecciati in polarizzazione e sistemi di rilevamento ad alta risoluzione. Questi componenti non solo consentono la trasmissione di stati quantistici codificati dalla polarizzazione, ma garantiscono anche tassi di cambio chiave elevati.

La sicurezza si basa sul collaudato protocollo BBM92 per fotoni entangled in polarizzazione, che promette assoluta sicurezza nella comunicazione. La crittografia quantistica, ancorata al protocollo BB84, consente di trasmettere informazioni con un elevato livello di sicurezza resistente ai futuri computer quantistici [das-wissen.de] riferisce che...

Inoltre, viene evidenziata la necessità che i ripetitori quantistici estendano le distanze di trasmissione, poiché le informazioni quantistiche si degradano su lunghe distanze. Queste sfide e limitazioni tecniche evidenziano la natura dinamica dell’area di ricerca e la necessità di ulteriori investimenti nella ricerca fondamentale e nello sviluppo di protocolli di crittografia quantistica standardizzati.

Nel complesso, la ricerca recente mostra un grande potenziale per la comunicazione quantistica, non solo in termini di sicurezza indistruttibile e portata globale, ma anche di trasmissione più rapida delle informazioni nell’era digitale.