L'entanglement è una delle proprietà specifiche delle particelle quantistiche. Quando due fotoni si intrecciano, ad esempio, lo stato quantistico del primo si correla perfettamente con lo stato quantico del secondo, anche se distanti l'uno dall'altro. Ma cosa succede quando tre coppie di fotoni entangled vengono poste in una rete? Ricercatori dell'Università di Ginevra (UNIGE), Svizzera, lavorando in collaborazione con l'Istituto di ricerca in scienze fondamentali (IPM) di Teheran, hanno dimostrato che questa disposizione consente una nuova forma di correlazione quantistica in teoria. Quando gli scienziati hanno costretto due fotoni di coppie separate a rimanere impigliati, la connessione è stata effettuata anche con il loro fotone gemello presente altrove nella rete, formando un triangolo altamente correlato. Questi risultati, pubblicato sulla rivista Lettere di revisione fisica , creare il potenziale per nuove applicazioni in crittografia.

L'entanglement coinvolge due particelle quantistiche:fotoni, per esempio, formare un unico sistema fisico nonostante la distanza tra loro. Ogni azione eseguita su uno dei due fotoni ha un impatto sul suo fotone "gemello". Questo principio di entanglement porta alla non-località quantistica:le misurazioni e le statistiche delle proprietà osservate su uno dei fotoni sono strettamente correlate a quelle dell'altro fotone. "La non-località quantistica è stata scoperta teoricamente da John Stewart Bell nel 1964, "dice Nicolas Brunner, professore associato presso il Dipartimento di Fisica Applicata della Facoltà di Scienze dell'UNIGE. "Questo ha mostrato che le correlazioni fotoniche sono esclusivamente di natura quantistica, e quindi non può essere spiegato dalla fisica convenzionale. Questo principio potrebbe essere utilizzato per generare chiavi di crittografia ultra sicure".

Ma quali sono le implicazioni di questo principio di non-località quantistica quando diverse coppie di fotoni sono poste in una rete? "Per rispondere a questa domanda, abbiamo ideato un esperimento che coinvolge tre coppie di fotoni che sono stati poi separati e dispersi in tre punti, formando un triangolo, "dice Marc-Olivier Renou, che è anche ricercatore presso il Dipartimento di Fisica Applicata. "Ad ogni vertice, due fotoni di una coppia diversa vengono elaborati insieme."

I fisici hanno successivamente costretto i due fotoni ad ogni vertice del triangolo ad entanglement facendoli interagire tra loro, prima di misurarli. Alla fine hanno dimostrato che le statistiche derivanti da queste misurazioni non possono essere spiegate da alcuna teoria fisica locale. Inoltre, queste statistiche sono così fortemente correlate che potrebbero rappresentare una nuova forma di correlazioni quantistiche. "Potrebbe diventare una nuova versione del teorema di Bell, specifico per le reti quantistiche, "dice Nicola.

Questa importante scoperta teorica sottolinea il potere delle correlazioni quantistiche nelle reti, che supera di gran lunga ciò che i ricercatori avevano originariamente pensato possibile. Il prossimo passo sarà osservare questi fenomeni in laboratorio. "Non sarà un gioco da ragazzi, perché condurre un esperimento come questo è ancora estremamente difficile per il momento, " conclude Nicolas Gisin, professore presso il Dipartimento di Fisica Applicata dell'UNIGE.