I ricercatori dell'Università di Copenaghen hanno sviluppato una nuova tecnica che mantiene stabili i bit quantici di luce a temperatura ambiente invece di lavorare solo a -270 gradi. La loro scoperta consente di risparmiare energia e denaro ed è una svolta nella ricerca quantistica.

Poiché quasi tutte le nostre informazioni private sono digitalizzate, è sempre più importante trovare modi per proteggere i nostri dati e noi stessi dagli hacker.

La crittografia quantistica è la risposta dei ricercatori a questo problema, e più specificamente un certo tipo di qubit, costituito da singoli fotoni:particelle di luce.

Singoli fotoni o qubit di luce, come vengono anche chiamati, sono estremamente difficili da hackerare. Però, affinché questi qubit di luce siano stabili e funzionino correttamente, devono essere conservati a temperature vicine allo zero assoluto, ovvero meno 270 °C, cosa che richiede enormi quantità di energia e risorse.

In uno studio pubblicato di recente, i ricercatori dell'Università di Copenaghen dimostrano un nuovo modo per conservare questi qubit a temperatura ambiente per cento volte più a lungo di quanto non sia mai stato mostrato prima. Eugene Simon Polzik, professore di ottica quantistica al Niels Bohr Institute, dice, "Abbiamo sviluppato un rivestimento speciale per i nostri chip di memoria che aiuta i bit quantici di luce a essere identici e stabili mentre si trovano a temperatura ambiente. Inoltre, il nostro nuovo metodo ci consente di memorizzare i qubit per un tempo molto più lungo, che sono millisecondi invece di microsecondi, qualcosa che non era possibile prima. Ne siamo davvero entusiasti".

Lo speciale rivestimento dei chip di memoria rende molto più facile conservare i qubit di luce senza grandi congelatori, che sono fastidiosi da utilizzare e richiedono molta potenza. Perciò, la nuova invenzione sarà più economica e più compatibile con le esigenze del settore in futuro.

"Il vantaggio di conservare questi qubit a temperatura ambiente è che non richiede elio liquido o sistemi laser complessi per il raffreddamento. Inoltre è una tecnologia molto più semplice che può essere implementata più facilmente in un futuro Internet quantistico, "dice Karsten Dideriksen, un UCPH-Ph.D. sul progetto.

Normalmente, le temperature calde disturbano l'energia di ogni bit quantico di luce. "Nei nostri chip di memoria, migliaia di atomi volano in giro emettendo fotoni, noto anche come qubit di luce. Quando gli atomi sono esposti al calore, iniziano a muoversi più velocemente e si scontrano tra loro e con le pareti del chip. Questo li porta ad emettere fotoni molto diversi tra loro. Ma abbiamo bisogno che siano esattamente gli stessi per usarli per una comunicazione sicura in futuro, " spiega Eugene Polzik. "Ecco perché abbiamo sviluppato un metodo che protegge la memoria atomica con lo speciale rivestimento per l'interno dei chip di memoria. Il rivestimento è costituito da paraffina che ha una struttura simile alla cera e agisce ammorbidendo la collisione degli atomi, rendendo i fotoni o qubit emessi identici e stabili. Anche, abbiamo usato filtri speciali per assicurarci che solo fotoni identici fossero estratti dai chip di memoria".

Anche se la nuova scoperta è una svolta nella ricerca quantistica, ha ancora bisogno di più lavoro.

"Proprio adesso, produciamo i qubit di luce a bassa velocità, un fotone al secondo, mentre i sistemi raffreddati possono produrre milioni nello stesso lasso di tempo. Ma crediamo che questa nuova tecnologia offra importanti vantaggi e che possiamo superare questa sfida in tempo, "Conclude Eugenio.

Lo studio è pubblicato su Comunicazioni sulla natura .