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Sull'intelligenza artificiale...

Fonte: Le Scienze

17 novembre 2016

Nuovo record per l'entanglement quantistico

Credit: Chris, via flickr.com

Un esperimento ha dimostrato per la prima volta

la correlazione quantistica a distanza tra dieci fotoni.

Il risultato, ottenuto con una tecnica sperimentale

innovativa, apre la strada ad applicazioni nell'informa-

zione quantistica e nel teletrasporto, ma ancora non

basta a rendere competitivi i computer quantistici

di Matteo Serra

fisicacomputer sciencefisica teorica

Un gruppo di ricercatori coordinati da Xi-Lin Wang,

dell'University of Science and Technology of China

di Hefei, ha dimostrato per la prima volta l'entanglement

quantistico tra dieci fotoni, migliorando il primato

precedente: finora l'entanglement era stato ottenuto

al massimo tra otto fotoni.

I risultati dell'esperimento sono stati pubblicati su

"Physical Review Letters".

L'entanglement, uno dei fenomeni più affascinanti

e controversi della meccanica quantistica, è una

correlazione che lega particelle a distanza:

quando due particelle sono entangled, una misura

dello stato quantistico dell'una influenza anche lo

stato dell'altra (e viceversa), qualunque sia la

distanza tra le due.

Le possibili applicazioni dell'entanglement sono

molteplici, dalla crittografia al teletrasporto fino ai

computer quantistici (gli elaboratori del futuro

basati sui principi della meccanica quantistica, in

grado di sviluppare una potenza di calcolo estrema-

mente superiore ai computer classici).

Tuttavia, gli esperimenti che puntano a ottenere

l'entanglement tra più particelle presentano ancora

importanti limitazioni. In particolare, l'efficienza dei

processi che producono particelle entangled, e di

conseguenza la quantità stessa di particelle create,

è ancora piuttosto bassa.

Apparato sperimentale per la produzione di fotoni

entangled (Wikimedia Commons)

La maggior parte degli esperimenti di entanglement

quantistico usa fotoni (i quanti di luce).

In questi esperimenti, tipicamente si sfruttano le

proprietà di particolari cristalli, come quelli di borato

di bario: illuminati da un laser, i cristalli convertono

una piccola frazione di fotoni incidenti in una coppia

di fotoni entangled. 

Questi vengono raccolti e messi a loro volta in

entanglement con coppie di fotoni prodotte da altri

cristalli. I fotoni in uscita dai cristalli, però, sono

emessi in direzioni diverse e con polarizzazioni

opposte (la polarizzazione è la direzione di oscillazione

del campo elettromagnetico associato ai fotoni):

è questo fattore che rende l'efficienza di raccolta

dei 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 avuto

l'idea di produrre ciascuna coppia di fotoni entangled

tramite un sistema di due cristalli molto vicini tra loro,

separati da un dispositivo ottico in grado di modificare

la polarizzazione dei fotoni prodotti.

Questa configurazione a "sandwich" genera coppie

di fotoni che viaggiano nella stessa direzione e con

la stessa polarizzazione, aumentando notevolmente

l'efficienza di produzione (fino al 70 per cento).

Per creare l'entanglement a dieci fotoni, i ricercatori

hanno disposto in fila cinque di queste strutture a

sandwich, illuminandole con un laser a 0,57 watt

di potenza e raccogliendo i fotoni prodotti tramite

un altro strumento ottico.

Il risultato ottenuto dai ricercatori cinesi rappresenta

un importante passo avanti soprattutto per le possibili

ùapplicazioni nel settore dell'informazione quantistica

ù(per esempio nell'elaborazione di codici per la

correzione degli errori casuali nei computer quantistici)

e negli esperimenti sul teletrasporto, mentre non è

ancora sufficiente a rendere i computer quantistici

competitivi con quelli classici.