I fisici dell'Università di Basilea hanno sviluppato una memoria in grado di immagazzinare fotoni. Queste particelle quantistiche viaggiano alla velocità della luce e sono quindi adatte per il trasferimento di dati ad alta velocità. I ricercatori sono stati in grado di immagazzinarli in un vapore atomico e leggerli di nuovo in seguito senza alterare troppo le loro proprietà quantomeccaniche. Questa tecnologia di memoria è semplice e veloce e potrebbe trovare applicazione in una futura Internet quantistica. Il giornale Lettere di revisione fisica ha pubblicato i risultati.

Anche oggi, il trasferimento veloce dei dati nelle reti di telecomunicazione utilizza brevi impulsi luminosi. La tecnologia a banda ultralarga utilizza collegamenti in fibra ottica attraverso i quali le informazioni possono essere trasferite alla velocità della luce. Alla fine del ricevitore, le informazioni trasmesse devono essere archiviate rapidamente e senza errori in modo che possano essere ulteriormente elaborate elettronicamente su computer. Per evitare errori di trasmissione, ogni bit di informazione è codificato in impulsi di luce relativamente forti che contengono ciascuno almeno diverse centinaia di fotoni.

Per molti anni, ricercatori di tutto il mondo hanno lavorato per far funzionare tali reti con singoli fotoni. La codifica di un bit per fotone non è solo molto efficiente, ma consente anche una forma radicalmente nuova di elaborazione delle informazioni basata sulle leggi della fisica quantistica. Queste leggi consentono a un singolo fotone di codificare non solo gli stati 0 o 1 di un bit classico, ma anche per codificare una sovrapposizione di entrambi gli stati contemporaneamente. Tali bit quantistici sono la base per l'elaborazione delle informazioni quantistiche che potrebbe rendere possibili in futuro comunicazioni incondizionatamente sicure e computer quantistici super veloci. La capacità di immagazzinare e recuperare singoli fotoni da una memoria quantistica è un elemento chiave per queste tecnologie, che è intensamente studiato.

Un team di fisici guidato dai professori Philipp Treutlein e Richard Warburton dell'Università di Basilea ha ora sviluppato una memoria quantistica particolarmente semplice e veloce che immagazzina fotoni in un gas di atomi di rubidio. Un laser controlla i processi di archiviazione e recupero. La tecnologia utilizzata non richiede dispositivi di raffreddamento o complicate apparecchiature per il vuoto e può essere implementata in una configurazione estremamente compatta. I ricercatori hanno anche potuto verificare che la memoria ha un livello di rumore molto basso ed è adatta per singoli fotoni.

"La combinazione di una configurazione semplice, un'elevata larghezza di banda e un basso livello di rumore sono molto promettenti per future applicazioni nelle reti quantistiche, "dice Janik Wolters, primo autore dello studio. Lo sviluppo di tali reti quantistiche è uno degli obiettivi del National Center of Competence in Quantum Science and Technology (NCCR QSIT) e del programma quadro dell'UE per la ricerca e l'innovazione che hanno finanziato questo studio. Nel futuro, le reti quantistiche potrebbero portare a comunicazioni sicure incondizionatamente, la messa in rete di diversi computer quantistici e la simulazione di complessi fisici, sistemi chimici e biologici.