L'entanglement è uno dei principi fondamentali della meccanica quantistica. I fisici del gruppo di ricerca del professor Johannes Fink presso l'Istituto di scienza e tecnologia Austria (IST Austria) hanno trovato un modo per utilizzare un oscillatore meccanico per produrre radiazioni entangled. Questo metodo, che gli autori hanno pubblicato nell'attuale edizione di Natura , potrebbe rivelarsi estremamente utile quando si tratta di collegare computer quantistici.

L'entanglement è un fenomeno tipico del mondo quantistico, che non è presente nel cosiddetto mondo classico, il mondo e le leggi della fisica che governano la nostra vita quotidiana. Quando due particelle sono impigliate, le caratteristiche di una particella possono essere determinate guardando l'altra. Questo è stato scoperto da Einstein, e il fenomeno è ora attivamente utilizzato nella crittografia quantistica, dove si dice che porti a codici indecifrabili. Anche le radiazioni possono essere impigliate:questo è il fenomeno che Shabir Barzanjeh, un postdoc nel gruppo del professor Fink presso IST Austria e primo autore dello studio, sta attualmente effettuando ricerche.

"Immagina una scatola con due uscite. Se le uscite sono impigliate, si può caratterizzare la radiazione che esce da un'uscita guardando l'altra, " spiega. La radiazione entangled è stata creata prima, ma in questo studio per la prima volta è stato utilizzato un oggetto meccanico. Con una lunghezza di 30 micrometri e composta da circa un trilione (10 ¹² ) atomi, il fascio di silicio creato dal gruppo è grande su scala quantistica. "Per me, questo esperimento è stato interessante a livello fondamentale, " dice Barzanjeh. "La domanda era:si può usare un sistema così grande per produrre radiazioni non classiche? Ora, sappiamo che la risposta è sì".

Ma il dispositivo ha anche un valore pratico. Gli oscillatori meccanici potrebbero fungere da collegamento tra i computer quantistici estremamente sensibili e le fibre ottiche che li collegano all'interno dei data center e oltre. "Quello che abbiamo costruito è un prototipo per un collegamento quantistico, "dice Barzanjeh.

Nei computer quantistici superconduttori, l'elettronica funziona solo a temperature estremamente basse, pochi millesimi di grado sopra lo zero assoluto (-273,15 °C). Questo perché tali computer quantistici funzionano sulla base di fotoni a microonde, estremamente sensibili al rumore e alle perdite. Se la temperatura in un computer quantistico aumenta, tutte le informazioni vengono distrutte. Come conseguenza, trasferire informazioni da un computer quantistico a un altro è al momento quasi impossibile, poiché l'informazione dovrebbe attraversare un ambiente troppo caldo per sopravvivere.

Computer classici in rete, d'altra parte, sono generalmente collegati tramite fibre ottiche, perché le radiazioni ottiche sono molto resistenti ai disturbi che potrebbero corrompere o distruggere i dati. L'utilizzo di questa tecnologia di successo per i computer quantistici richiede la creazione di un collegamento in grado di convertire i fotoni a microonde del computer quantistico in vettori di informazioni ottiche, o un dispositivo che genera campi ottici a microonde entangled come risorsa per il teletrasporto quantistico. Un tale collegamento servirebbe da ponte tra il mondo ottico a temperatura ambiente e il mondo quantistico criogenico, e il dispositivo sviluppato dai fisici è un passo in quella direzione. "L'oscillatore che abbiamo costruito ci ha avvicinato di un passo a un'internet quantistica, " dice il primo autore Barzanjeh.

Ma questa non è l'unica potenziale applicazione del dispositivo. "Il nostro sistema potrebbe essere utilizzato anche per migliorare le prestazioni dei rilevatori di onde gravitazionali, " spiega Shabir Barzanjeh e Johannes Fink aggiunge:"Si scopre che l'osservazione di tali campi entangled allo stato stazionario implica che l'oscillatore meccanico che lo produce deve essere un oggetto quantistico. Questo vale per qualsiasi tipo di mediatore, e senza la necessità di misurarlo direttamente, quindi in futuro il nostro principio di misurazione potrebbe aiutare a verificare o falsificare la natura potenzialmente quantistica di altri sistemi difficili da interrogare come gli organismi viventi o il campo gravitazionale".