Computer quantistici: Due fotoni al prezzo di uno

Computer quantistici: Due fotoni al prezzo di uno
Un team di ricercatori della Sapienza e dell’Università di Napoli  Federico II hadimostrato 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’

Il team diretto da Fabio Sciarrino della Sapienza, e il team diretto da Lorenzo Marrucci, dell’Università di Napoli Federico II, hanno dimostrato il processo di compressione quantistica dell’informazione da due fotoni ad un singolo fotone, ed hanno 

riportato i loro risultati in un articolo appena apparso nella rivista scientifica Nature Photonics ( http://dx.doi.org/10.1038/NPHOTON.2013.107 ).  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’ per ò 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 . 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 informatichequantistiche.
La ricerca è stata finanziata dal progetto europeo ”Phorbitech” ( www.phorbitech.eu ),nell’ambito del programma europeo denominato Future Emerging Technologies (FET).
In allegato una galleria fotografica dell’esperimento.

fonte:SAPIENZA -Università di Roma

Fabio Sciarrino