Comunicazione quantistica, che garantisce l'assoluta sicurezza dei dati, è uno dei rami più avanzati della "seconda rivoluzione quantistica". Nella comunicazione quantistica, le parti partecipanti possono rilevare qualsiasi tentativo di intercettazione ricorrendo al principio fondamentale della meccanica quantistica:una misurazione influisce sulla quantità misurata. Così, la semplice esistenza di un intercettatore può essere rilevata individuando le tracce che le sue misurazioni del canale di comunicazione lasciano.

Il principale svantaggio della comunicazione quantistica oggi è la bassa velocità di trasferimento dei dati, che è limitato dalla velocità con cui le parti possono eseguire misurazioni quantistiche.

I ricercatori dell'Università Bar-Ilan hanno ideato un metodo che supera questo "limite di velocità", e consente un aumento della velocità di trasferimento dei dati di oltre 5 ordini di grandezza! I loro risultati sono stati pubblicati oggi sulla rivista Comunicazioni sulla natura .

Il rilevamento dell'omodina è una pietra angolare dell'ottica quantistica, fungendo da strumento fondamentale per l'elaborazione dell'informazione quantistica. Però, il metodo omodino standard soffre di una forte limitazione della larghezza di banda. Mentre i fenomeni ottici quantistici, sfruttato per la comunicazione quantistica, può facilmente coprire una larghezza di banda di molti THz, i metodi di elaborazione standard di queste informazioni sono intrinsecamente limitati alla gamma MHz-GHz accessibile elettronicamente, lasciando un drammatico divario tra i fenomeni ottici rilevanti che viene utilizzato per trasportare l'informazione quantistica, e la capacità di misurarlo. Così, la velocità con cui l'informazione quantistica può essere elaborata è fortemente limitata.

Nel loro lavoro, i ricercatori sostituiscono la non linearità elettrica che funge da cuore del rilevamento dell'omodina, che trasforma l'informazione quantistica ottica in un classico segnale elettrico, con una non linearità ottica diretta, trasformare l'informazione quantistica in un classico segnale ottico. Così, il segnale di uscita della misura rimane in regime ottico, e preserva l'enorme larghezza di banda offerta dai fenomeni ottici.

"Offriamo una misurazione ottica diretta che conserva la larghezza di banda delle informazioni, invece di una misurazione elettrica che compromette la larghezza di banda dell'informazione ottica quantistica, "dice il dottor Yaakov Shaked, che ha condotto la ricerca durante il suo dottorato di ricerca. studi nel laboratorio del Prof. Avi Pe'er. Per dimostrare questa idea, i ricercatori eseguono una misurazione simultanea di uno stato ottico quantistico a banda ultra larga, che copre 55THz, presentando un comportamento non classico attraverso l'intero spettro. Una tale misura, utilizzando il metodo standard, sarebbe praticamente impossibile.

La ricerca è stata realizzata attraverso una collaborazione tra i laboratori di ottica quantistica del Prof. Avi Pe'er e del Prof. Michael Rosenbluh, insieme a Yoad Michael, Dr. Rafi Z. Vered e Leon Bello presso il Dipartimento di Fisica e Istituto per le nanotecnologie e i materiali avanzati dell'Università di Bar-Ilan.

Questa nuova forma di misurazione quantistica è rilevante anche per altri rami della "seconda rivoluzione quantistica", come l'informatica quantistica con super poteri, rilevamento quantistico con super sensibilità, e imaging quantistico con super risoluzione.