I fisici hanno sviluppato una "fibra ottica quantistica": i fotoni entangled si muovono lungo di essa

Un team di scienziati ha sviluppato una configurazione ottica per inviare luce quantistica attraverso una fibra di localizzazione

Anderson con separazione di fase.La dimostrazione sperimentale ha mostrato che lo stato legato dei fotoni viene mantenuto durante il processo di trasmissione. La tecnologia, dopo il ridimensionamento, troverà applicazione nelle comunicazioni quantistiche e nella distribuzione delle chiavi quantistiche.

Illustrazione schematica dell'esperimento. Immagine: Alexander Demuth et al., Fisica delle comunicazioni

In un esperimento condotto da fisici, uno specialela fibra ottica a divisione di fase collega il trasmettitore e il ricevitore. La prima è una sorgente di luce quantistica. Genera coppie di fotoni a correlazione quantistica attraverso la down-conversion parametrica spontanea in un cristallo non lineare.

Durante il processo di generazione, un fotone ad alta energia viene convertito in coppie di fotoni, ognuno dei quali ha un'energia inferiore. La lunghezza d'onda di una tale coppia è di 810 nm.

Come ricevitore, i fisici usavanouna fotocamera a matrice con un diodo a valanga a singolo fotone (SPAD). Una tale fotocamera, a differenza delle fotocamere CMOS convenzionali, è così sensibile da poter rilevare singoli fotoni con livelli di rumore estremamente bassi, spiegano gli scienziati. Inoltre, ha una risoluzione temporale molto ampia, in modo che il tempo di "arrivo" dei singoli fotoni sia noto con elevata precisione.

Fibra a divisione di fase:struttura della fibra (a), schema di propagazione della luce nelle fibre ideali (b) e reali (c). Nel secondo caso, la luce è parzialmente diffusa, saltando tra modalità localizzate. Immagine: Alexander Demuth et al., Fisica delle comunicazioni

Durante l'esperimento, l'array SPAD ha scoperto eidentificare coppie di fotoni che arrivano contemporaneamente (match). Dal momento che le coppie sono correlate quantisticamente, sapere dove si trova uno dei due fotoni indica la posizione dell'altro fotone. Il team ha testato questa correlazione prima e dopo l'invio di luce quantistica, dimostrando con successo che l'anticorrelazione spaziale dei fotoni persiste davvero.

I ricercatori continuano a lavoraremiglioramento della tecnologia. In particolare, hanno in programma di creare una fibra ottica che ridurrà al minimo gli effetti dell'attenuazione, che aumenterà il raggio di trasmissione dei dati associati.

A differenza dell'ottica monomodale convenzionalefibre che trasmettono dati attraverso un singolo nucleo, fibra a divisione di fase (PSF) o fibra di localizzazione Anderson con divisione di fase consiste di molti filamenti di vetro incorporati in una matrice di vetro con due diversi indici di rifrazione. Poiché ci sono due indici di rifrazione nel materiale, questo crea un disordine laterale che si traduce in una localizzazione Anderson trasversale (bidimensionale) della luce nel materiale.

Leggi di più:

Una tempesta magnetica sta per colpire la Terra

Nominato il principale pericolo della missione lunare "Artemis"

Viene rivelato il vero significato della mummificazione: per tutto questo tempo gli scienziati si sono sbagliati

In copertina: illustrazione di un impianto per la trasmissione di luce quantistica. Immagine: ICFO/ A. Cuevas