Un team internazionale con la partecipazione del Prof. Dr. Michael Kues del Cluster of Excellence PhoenixD dell'Università Leibniz di Hannover ha sviluppato un nuovo metodo per generare fotoni con entanglement quantistico in una gamma spettrale di luce prima inaccessibile. La scoperta può rendere la crittografia delle comunicazioni satellitari molto più sicura in futuro.

Un gruppo di ricerca di 15 membri dal Regno Unito, La Germania e il Giappone hanno sviluppato un nuovo metodo per generare e rilevare fotoni in entanglement quantistico a una lunghezza d'onda di 2,1 micrometri. In pratica, I fotoni entangled vengono utilizzati nei metodi di crittografia come la distribuzione di chiavi quantistiche per proteggere completamente le telecomunicazioni tra due partner contro i tentativi di intercettazione. I risultati della ricerca sono presentati al pubblico per la prima volta nell'attuale numero di Progressi scientifici .

È stato considerato tecnicamente possibile implementare meccanismi di crittografia con fotoni entangled nella gamma del vicino infrarosso da 700 a 1550 nanometri. Però, queste lunghezze d'onda più corte hanno degli svantaggi, soprattutto nella comunicazione satellitare. Sono disturbati dai gas che assorbono la luce nell'atmosfera e dalla radiazione solare di fondo. Con la tecnologia esistente, la crittografia end-to-end dei dati trasmessi può essere garantita solo di notte, ma non nelle giornate soleggiate e nuvolose.

Il team internazionale guidato dal dottor Matteo Clerici dell'Università di Glasgow riporta ora una scoperta che potrebbe risolvere questo problema. Le coppie di fotoni entangled alla lunghezza d'onda di 2 micrometri sarebbero significativamente meno influenzate dalla radiazione solare di fondo, secondo il Prof. Dr. Michael Kues. Inoltre, le cosiddette finestre di trasmissione esistono nell'atmosfera terrestre, soprattutto per lunghezze d'onda di due micrometri, durante i quali i fotoni sono meno assorbiti dai gas atmosferici, a sua volta consentendo una comunicazione più efficace.

Per il loro esperimento, i ricercatori hanno utilizzato un cristallo non lineare fatto di niobato di litio. Hanno inviato impulsi di luce ultracorti da un laser al cristallo e un'interazione non lineare ha prodotto le coppie di fotoni entangled con la nuova lunghezza d'onda di 2,1 micrometri.

I risultati della ricerca pubblicati sulla rivista Progressi scientifici descrivere i dettagli del sistema sperimentale e la verifica delle coppie di fotoni entangled:"Il prossimo passo cruciale sarà miniaturizzare questo sistema convertendolo in dispositivi fotonici integrati, rendendolo adatto per la produzione di massa e per l'uso in altri scenari applicativi, " dice Kues.