Università, ricerca dei fisici di Unipa conquista spazio sul Nature Research journal

Si tratta di una rivista che pubblica lavori di grande rilevanza scientifica nel campo della quantum information science. Lo studio è stato coordinato da Rosario Lo Franco del dipartimento di Ingegneria: "La ricerca scientifica di qualità e le collaborazioni internazionali non si fermano”

Fisici teorici dei dipartimenti di Ingegneria e di Fisica e Chimica dell'Università di Palermo hanno recentemente sviluppato una ricerca i cui risultati appariranno a breve su un prestigioso Nature Research journal, npj Quantum Information, che pubblica lavori di grande rilevanza scientifica nel campo della quantum information science. Lo studio, coordinato da Rosario Lo Franco del dipartimento di Ingegneria, ha come altri autori Farzam Nosrati, dottorando in Information and Communication Technologies del dipartimento di Ingegneria, Alessia Castellini e Giuseppe Compagno del dipartimento di Fisica e Chimica.

La quantum information science è uno dei campi di ricerca più attivi a livello internazionale con un impatto importante sulla società contemporanea. Infatti, sfruttando dispositivi composti da particelle quantistiche atomi, fotoni, elettroni, nuclei, essa conduce allo sviluppo di tecnologie dirompenti, come il computer quantistico. Quest'ultimo, i cui primi prototipi sono già stati creati nei laboratori di colossi dell'informatica, come Google, IBM, Microsoft, possiede capacità di calcolo estremamente più grandi dei più potenti supercomputer attualmente disponibili, permettendo quindi di risolvere problemi complessi in tempi molto rapidi. Questo porta, per esempio, ad accelerare enormemente la progettazione di farmaci, la ricerca di elementi in grandi database o l’analisi di dati astronomici. Una rete di computer quantistici, quantum network, consente di trasmettere informazioni sicure e a prova di spia, crittografia quantistica, tramite processi come il teletrasporto quantistico di dati. Inoltre, sensori e strumenti di misura sempre più precisi possono essere realizzati grazie a dispositivi quantistici.

Le tecnologie quantistiche basano il loro funzionamento su assemblaggi di quantum bit (qubit) ognuno dei quali, a differenza dei bit classici dei computer ordinari, può trovarsi simultaneamente in una combinazione di 0 e 1, la cosiddetta sovrapposizione quantistica. L’insieme di questi qubit può essere preparato in configurazioni tali da esibire correlazioni, interdipendenza, così forti che non sono possibili con i dispositivi ordinari. Queste correlazioni quantistiche, che prendono il nome di entanglement, sono una risorsa essenziale per l’implementazione del computer quantistico e delle tecnologie quantistiche in genere. Tuttavia, le risorse quantistiche tendono ad essere rapidamente distrutte dall’interazione del dispositivo quantistico con l’ambiente in cui esso è inglobato, compromettendo seriamente il funzionamento e la diffusione su larga scala delle tecnologie quantistiche. La comunità scientifica internazionale è fortemente impegnata nella determinazione di strategie per il superamento di questo problema. Con la nuova ricerca, i fisici palermitani hanno fornito un importante contributo verso questa direzione mostrando che in un sistema di qubit identici (particelle quantistiche dello stesso tipo, per esempio elettroni) l’entanglement può essere schermato dagli effetti distruttivi ambientali e quindi utilizzato senza problemi. La loro scoperta fornisce quindi un significativo passo avanti verso la realizzazione delle desiderate tecnologie quantistiche.

"In meccanica quantistica le particelle hanno sia una natura corpuscolare che ondulatoria – dice Lo Franco - Esse sono descritte da una funzione d’onda che ne determina le proprietà fisiche, per esempio, spin dell’elettrone o polarizzazione del fotone, e stabilisce la probabilità con cui una particella può essere trovata in una regione di spazio”.

Risultati ottenuti precedentemente da Lo Franco e Compagno dimostrano che: particelle quantistiche identiche, cioè particelle dello stesso tipo, preparate in modo indipendente possono correlarsi, entanglement, quando le loro parti ondulatorie, funzioni d’onda, si sovrappongono nello spazio, anche senza interazione tra le particelle [vedi Scientific Reports 6, 20603 (2016), Nature Research]. L'entanglement ottenuto può essere utilizzato come risorsa per processi di informazione quantistica. Quando le funzioni d’onda di particelle identiche si sovrappongono spazialmente, le particelle diventano indistinguibili una dall’altra.

"Grazie all'approccio innovativo già sviluppato dai ricercatori palermitani abbiamo introdotto una misura di indistinguibilità spaziale come risorsa controllabile di informazione quantistica – racconta Nosrati – che ci ha quindi permesso di dimostrare il ruolo fondamentale dell'identità delle particelle come proprietà quantistica per produrre entanglement protetto dal disturbo ambientale”.

Un esperimento collegato a questi risultati basato su qubit fotonici, grazie ad una collaborazione internazionale con il gruppo di ottica quantistica del Key Laboratory of Quantum Information, University of Science and Technology of China, è stato realizzato ed è in fase di peer review. Nell'esperimento viene creato entanglement ed inoltre realizzato un teletrasporto quantistico proprio sfruttando l’indistinguibilità spaziale dei fotoni.

Devi disattivare ad-block per riprodurre il video.
Play
Replay
Play Replay Pausa
Disattiva audio Disattiva audio Disattiva audio Attiva audio
Indietro di 10 secondi
Avanti di 10 secondi
Spot
Attiva schermo intero Disattiva schermo intero
Skip
Il video non può essere riprodotto: riprova più tardi.
Attendi solo un istante...
Forse potrebbe interessarti...

"Siamo molto contenti dei risultati teorici ottenuti qui a Palermo e dell’esperimento che li conferma – continua Lo Franco – soprattutto in un periodo così difficile per la comunità internazionale dovuto alla pandemia da covid-19. Il mondo scientifico si adopera per superare le difficoltà in modo tale che la ricerca scientifica di qualità e le collaborazioni internazionali non si fermino”.
 

In Evidenza

Potrebbe interessarti

I più letti della settimana

  • Coronavirus, 4 zone rosse a Palermo: Musumeci "chiude" i centri di Biagio Conte

  • Coronavirus, è record di nuovi contagi in Sicilia (+179): arrivano i primi tamponi rapidi

  • Viale Regione, rapinatori armati di coltello assaltano il Lidl: scatta il fuggi fuggi

  • Straordinario ritrovamento a Caltavuturo: scoperta strada del secondo secolo Dopo Cristo

  • Ragazzo scomparso da 11 giorni, l'angoscia della famiglia: "E' uscito a piedi e non è più rientrato"

  • Coronavirus, in Sicilia ci sono altri 77 casi: positiva un'infermiera all'Ingrassia

Torna su
Devi disattivare ad-block per riprodurre il video.
Play
Replay
Play Replay Pausa
Disattiva audio Disattiva audio Disattiva audio Attiva audio
Indietro di 10 secondi
Avanti di 10 secondi
Spot
Attiva schermo intero Disattiva schermo intero
Skip
Il video non può essere riprodotto: riprova più tardi.
Attendi solo un istante...
Forse potrebbe interessarti...
PalermoToday è in caricamento