Le misurazioni estremamente accurate dei segnali a microonde possono essere potenzialmente utilizzate per la crittografia dei dati basata sulla crittografia quantistica e per altri scopi.

I ricercatori dell'Università di Aalto e dell'Università di Jyväskylä hanno sviluppato un nuovo metodo per misurare i segnali a microonde in modo estremamente accurato. Questo metodo può essere utilizzato per elaborare informazioni quantistiche, Per esempio, trasformando efficacemente i segnali dai circuiti a microonde al regime ottico.

Limite quantistico importante

Se stai cercando di sintonizzarti su una stazione radio ma la torre è troppo lontana, il segnale viene distorto dal rumore. Il rumore deriva principalmente dal dover amplificare l'informazione trasportata dal segnale per trasferirla in una forma udibile. Secondo le leggi della meccanica quantistica, tutti gli amplificatori aggiungono rumore. All'inizio degli anni '80, Il fisico statunitense Carlton Caves ha dimostrato teoricamente che il principio di indeterminazione di Heisenberg per tali segnali richiede che al segnale debba essere aggiunto almeno mezzo quanto di energia di rumore. Nella vita di tutti i giorni, questo tipo di rumore non importa, ma i ricercatori di tutto il mondo hanno mirato a creare amplificatori che si avvicinassero al limite di Caves.

"Il limite quantistico degli amplificatori è essenziale per misurare segnali quantistici delicati, come quelli generati nell'informatica quantistica o nella misurazione della meccanica quantistica, perché il rumore aggiunto limita la dimensione dei segnali che possono essere misurati', spiega il professor Mika Sillanpää.

Dai bit quantistici ai qubit volanti

Finora, la soluzione per avvicinarsi al limite è un amplificatore basato su giunzioni tunnel superconduttrici sviluppato negli anni '80, ma questa tecnologia ha i suoi problemi. Guidati da Sillanpää, i ricercatori di Aalto e dell'Università di Jyväskylä hanno combinato un risonatore nanomeccanico – un nanotamburo vibrante – con due circuiti superconduttori, cioè cavità.

'Di conseguenza, finora abbiamo effettuato la misurazione a microonde più accurata con i nanotamburi', spiega Caspar Ockeloen-Korppi della Aalto University, che ha effettuato la misurazione effettiva.

Oltre alla misurazione a microonde, questo dispositivo consente di trasformare le informazioni quantistiche da una frequenza all'altra amplificandole contemporaneamente.

"Ciò consentirebbe, ad esempio, di trasferire informazioni dai bit quantistici superconduttori ai "qubit volanti" nella gamma della luce visibile e viceversa", immaginare i creatori della teoria per il dispositivo, Tero Heikkilä, Professore all'Università di Jyväskylä, e l'Academy Research Fellow Francesco Massel. Perciò, il metodo ha il potenziale per la crittografia dei dati basata sulla meccanica quantistica, cioè crittografia quantistica, così come altre applicazioni.