Fonte: Le Scienze17 novembre 2016Nuovo record per l'entanglement quantistico
Credit: Chris, via flickr.comUn esperimento ha dimostrato per la prima voltala correlazione quantistica a distanza tra dieci fotoni.Il risultato, ottenuto con una tecnica sperimentaleinnovativa, apre la strada ad applicazioni nell'informa-zione quantistica e nel teletrasporto, ma ancora nonbasta a rendere competitivi i computer quantisticidi Matteo Serra
fisicacomputer sciencefisica teoricaUn gruppo di ricercatori coordinati da Xi-Lin Wang,dell'University of Science and Technology of Chinadi Hefei, ha dimostrato per la prima volta l'entanglementquantistico tra dieci fotoni, migliorando il primatoprecedente: finora l'entanglement era stato ottenutoal massimo tra otto fotoni.I risultati dell'esperimento sono stati pubblicati su"
Physical Review Letters".L'entanglement, uno dei fenomeni più affascinantie controversi della meccanica quantistica, è unacorrelazione che lega particelle a distanza:quando due particelle sono entangled, una misuradello stato quantistico dell'una influenza anche lostato dell'altra (e viceversa), qualunque sia ladistanza tra le due.Le possibili applicazioni dell'entanglement sonomolteplici, dalla crittografia al teletrasporto fino aicomputer quantistici (gli elaboratori del futurobasati sui principi della meccanica quantistica, ingrado di sviluppare una potenza di calcolo estrema-mente superiore ai computer classici).Tuttavia, gli esperimenti che puntano a ottenerel'entanglement tra più particelle presentano ancoraimportanti limitazioni. In particolare, l'efficienza deiprocessi che producono particelle entangled, e diconseguenza la quantità stessa di particelle create,è ancora piuttosto bassa.
Apparato sperimentale per la produzione di fotonientangled (Wikimedia Commons)La maggior parte degli esperimenti di entanglementquantistico usa fotoni (i quanti di luce).In questi esperimenti, tipicamente si sfruttano leproprietà di particolari cristalli, come quelli di boratodi bario: illuminati da un laser, i cristalli convertonouna piccola frazione di fotoni incidenti in una coppiadi fotoni entangled. Questi vengono raccolti e messi a loro volta inentanglement con coppie di fotoni prodotte da altricristalli. I fotoni in uscita dai cristalli, però, sonoemessi in direzioni diverse e con polarizzazioniopposte (la polarizzazione è la direzione di oscillazionedel campo elettromagnetico associato ai fotoni):è questo fattore che rende l'efficienza di raccoltadei fotoni abbastanza bassa (attorno al 40 per cento)e limita il numero totale di fotoni entangled prodotti.Per migliorare l'efficienza, Wang e colleghi hanno avutol'idea di produrre ciascuna coppia di fotoni entangledtramite un sistema di due cristalli molto vicini tra loro,separati da un dispositivo ottico in grado di modificarela polarizzazione dei fotoni prodotti.Questa configurazione a "sandwich" genera coppiedi fotoni che viaggiano nella stessa direzione e conla stessa polarizzazione, aumentando notevolmentel'efficienza di produzione (fino al 70 per cento).Per creare l'entanglement a dieci fotoni, i ricercatorihanno disposto in fila cinque di queste strutture asandwich, illuminandole con un laser a 0,57 wattdi potenza e raccogliendo i fotoni prodotti tramiteun altro strumento ottico.Il risultato ottenuto dai ricercatori cinesi rappresentaun importante passo avanti soprattutto per le possibiliùapplicazioni nel settore dell'informazione quantisticaù(per esempio nell'elaborazione di codici per lacorrezione degli errori casuali nei computer quantistici)e negli esperimenti sul teletrasporto, mentre non èancora sufficiente a rendere i computer quantisticicompetitivi con quelli classici.