Se gridi a qualcuno dall'altra parte del tuo cortile, il suono viaggia sul movimento frenetico delle molecole d'aria. Ma su lunghe distanze la tua voce ha bisogno di aiuto per raggiungere la sua destinazione, un aiuto fornito da un telefono o da Internet. Gli atomi non urlano, ma possono condividere informazioni attraverso la luce. E hanno anche bisogno di aiuto per connettersi su lunghe distanze.

Ora, ricercatori del Joint Quantum Institute (JQI) hanno dimostrato che le nanofibre possono fornire un collegamento tra atomi remoti, fungendo da ponte leggero tra loro. La loro ricerca, condotto in collaborazione con l'Army Research Lab e l'Università Nazionale Autonoma del Messico, è stato pubblicato la scorsa settimana in Comunicazioni sulla natura . La nuova tecnica potrebbe eventualmente fornire canali di comunicazione sicuri tra atomi distanti, molecole o anche punti quantici.

Un atomo eccitato, cioè uno con un po' di energia in più:emette luce quando perde energia. Di solito gli atomi emettono questa luce in direzioni casuali e in momenti diversi. Ma questo processo casuale può essere domato se gli atomi eccitati sono raggruppati vicini. In quel caso, gli atomi possono sincronizzare le loro emissioni luminose, come l'applauso ritmico di un pubblico in apprezzamento. Però, questo effetto di sincronizzazione, che è causato dalla luce di diversi atomi che si uniscono, non arriva molto lontano perché la forza della luce si indebolisce drasticamente su brevi distanze. Mentre il tuo vicino potrebbe sentirti urlare per diversi metri, gli atomi devono essere molto vicini per interagire tra loro, in genere più vicini di un micron, che è cento volte più piccola della larghezza di un capello umano.

Ora, i fisici hanno esteso l'intervallo entro il quale gli atomi possono sincronizzare la loro emissione di luce utilizzando una nanofibra ottica. In un esperimento, i ricercatori immergono una nanofibra in una nuvola di atomi di rubidio freddo ed eccitano gli atomi con un raggio laser. Mentre gli atomi nella nuvola si muovono, a volte si avvicinano molto alla fibra. Se un atomo emette luce vicino alla fibra, il filo di vetro può catturare la luce e convogliarla verso un altro atomo, anche se gli atomi sono distanti.

Il team ha osservato un gruppo di atomi che emettono impulsi luminosi a velocità diverse rispetto al loro normale, sé non sincronizzati:una firma di queste interazioni di vasta portata. L'effetto persisteva anche quando i fisici tagliavano la nube atomica in due in modo che gli atomi in nubi separate potessero connettersi solo attraverso la fibra, e non attraverso altri atomi nella nuvola.

Gli atomi in questo esperimento sono separati solo da distanze di pochi pezzi di carta, ma gli autori dicono che le distanze più lunghe, metri o addirittura chilometri, dovrebbero essere fattibili. "Abbiamo dimostrato che le nanofibre ottiche sono eccellenti per connettere atomi che sono abbastanza distanti tra loro, se gli atomi fossero delle dimensioni delle persone, sarebbe una distanza di più di 300 chilometri, "dice Paolo Solano, l'autore principale del documento e un ex studente laureato JQI. "La domanda ora non è se gli atomi interagiscono, ma fino a che punto possiamo spingere le loro connessioni mediate dalla fibra ottica." Sulla scala degli atomi anche pochi metri sono una distanza enorme. Ma gli autori affermano che una combinazione di nanofibre ottiche e fibre ottiche regolari, tecnologie già impiegate da lungo tempo telefonate a distanza, TV via cavo e Internet, potrebbero estendere ulteriormente la gamma di queste connessioni atomiche.