La fotonica quantistica e l’Internet del futuro

Su Nature Materials un gruppo internazionale con la partecipazione dell’Ateneo illustra il metodo vincente per generare fotoni in grado di coniugare velocità e sicurezza delle informazioni.
Immagine: Dr. Jiachen Sun, Institute of Fundamental and Frontier Sciences, University of Electronic Science and Technology of China - Riproduzione riservata
Immagine: Dr. Jiachen Sun, Institute of Fundamental and Frontier Sciences, University of Electronic Science and Technology of China - Riproduzione riservata

Fotoni che viaggiano su lunghe distanze alla velocità della luce, portatori di informazioni impossibili da intercettare. E’ una delle prospettive su cui si sta muovendo in questi anni la fisica della materia per costruire il cosiddetto “internet quantistico”, non solo rapidissimo ma anche a prova di ladri di dati.

Presupposto indispensabile è lo sviluppo di una sorgente di luce quantistica in grado di fornire tale tipo di fotoni, detti anche “flying qubit”: fra le varie piattaforme per la loro generazione, le più quotate sono i “quantum dot”, nanocristalli semiconduttori in grado di emettere un singolo fotone alla volta.

Rispetto ad altre possibili emettitori di luce quantistica, questo approccio è compatibile con le tecnologie esistenti per produrre le lampadine a LED che usiamo nelle nostre case.

Una ricerca pubblicata su Nature Materials segnala il metodo che la comunità scientifica ritiene più affermato per produrre quantum dot per tecnologie quantistiche: il primo firmatario è Massimo Gurioli, docente di Fisica della materia dell’Università di Firenze, che da anni lavora in collaborazione e sinergia con  Stefano Sanguinetti (Università di Milano Bicocca) e con  un centro di ricerca giapponese (National Institute Materials Science – Tsukuba). Altri firmatari,leader nello studio di questa tecnologia, sono ricercatori dell’ateneo austriaco J. Kepler di Linz e dell’University of Electronic Science and Technology di Chengdu (Cina).[“Droplet epitaxy of semiconductor nanostructures for quantum photonic devices” doi:https://doi.org/10.1038/s41563-019-0355-y].

“Il metodo innovativo per la produzione dei quantum dot che abbiamo studiato, è chiamato «epitassia a goccia» – spiega Massimo Gurioli –. Questa tecnica ottimizza la qualità dei materiali per generare stati di luce quantistica di elevata purezza. Stati di luce quantistica hanno proprietà bizzarre per l’esperienza comune – prosegue Gurioli – ma a breve potrebbero entrare nelle nostre case attraverso le fibre telefoniche. Ad esempio stati di singolo fotone, che non possono essere clonati, garantiscono protocolli di criptografia tali da rendere più che sicure transazioni economiche o acquisti online”.

L’articolo in questione è della tipologia «a invito»: la rivista commissiona a un gruppo di ricerca che ha condotto studi avanzati in un settore una ricognizione dello stato dell’arte su un’idea scientifica e tecnologica innovativa e di grande prospettiva. “Il fatto che abbia interpellato il team internazionale cui Unifi partecipa da quasi vent’anni – conclude il fisico dell’Ateneo fiorentino – ci riempie di soddisfazione e ci incoraggia nel proseguimento del nostro lavoro”.

 

 


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