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Da Malta alla Sicilia e ritorno: connessione quantistica sotto il mare



La fisica quantistica promette un sistema di trasmissione di informazioni a prova di intercettazioni e gli esperimenti condotti finora dai fisici viennesi, come quello impiegato nella tratta sottomarina Malta-Sicilia, dimostrano che l’esperimento funziona anche sott’acqua. L’obiettivo è una sorta di ‘internet quantico’ a prova di intercettazioni, e questo è stato possibile grazie alla crittografia quantistica delle informazioni, che utilizza particelle di luce intrecciate (fotoni).

Secondo il fenomeno fisico-quantistico dell’entanglement, due sistemi quantistici (in questo caso, due particelle di luce) rimangono collegati tra loro come ‘per magia’. La misurazione dell’uno determina immediatamente lo stato dell’altro, anche se distanti tra loro.

L’esperimento, avvenuto presso una stazione di comunicazione presente sulle coste di Malta e condotto da un team internazionale guidato da Rupert Ursin e Anton Zeilinger dell’Institute for Quantum Optics and Quantum Information Vienna (IQOQI), dell’Accademia austriaca delle scienze (ÖAW) e dell’Università di Vienna, ha generato coppie di particelle di luce intrecciate (tramite polarizzazione). Uno dei due fotoni è stato misurato direttamente in questa stazione, mentre l’altro è stato inviato attraverso un cavo in fibra ottica lungo 96 km verso la costa siciliana e da lì di nuovo verso Malta. Infine, è stato nuovamente misurato a Malta, come riportato dai ricercatori sulla rivista Nature Quantum Information.
I fisici sottolineano che la distanza sottomarina di 192 chilometri rappresenta un nuovo record per il metodo delle chiavi quantistiche su lunghe distanze, utilizzando particelle di luce intrecciate dalla polarizzazione.

Durante l’esperimento sono stati trasmessi quattro bit di informazioni al secondo. Se qualcuno provasse a leggere le informazioni inviate dalla particella di luce durante il suo viaggio, lo stato della particella cambierebbe immediatamente a causa delle leggi fisiche applicate. Un simile tentativo di intercettazione l’avrebbe fatta esplodere.
Gli scienziati sono rimasti sorpresi dalla elevata stabilità del metodo individuato, giudicata “inaspettatamente alta”. È stato possibile mantenere la connessione su lunga distanza e senza ulteriore stabilizzazione, per un periodo di tempo superiore a sei ore. Ciò dimostra il “forte potenziale, soprattutto in relazione alle infrastrutture di telecomunicazione convenzionali, per la creazione di una rete quantistica del futuro”. Oltre ai satelliti, i cavi in fibra ottica avrebbero un ruolo importante nell’imminente costruzione di un’infrastruttura a prova di intercettazione.

“Molte delle connessioni in fibra ottica di oggi si trovano sul fondo dell’oceano. Grazie a questo esperimento ora è certo che questi cavi si adattano perfettamente anche al trasferimento di stati quantici”, ha dichiarato il Prof. Ursin.

L’Austria è terra d’innovazione e si colloca al secondo posto in Europa tra i Paesi che maggiormente investono in R&S: la spesa totale in Ricerca rispetto al Pil è passata dall’ 1,53% (1994) all’attuale 3,19%. Le società austriache ed estere contribuiscono a circa la metà degli investimenti R&D. A loro volta, le aziende la cui casa madre non risiede in Austria contribuiscono per un ulteriore 50% del totale. Una delle ragioni di questa forte crescita è il contributo alle spese in ricerca tramite credito d’imposta, che in Austria nel 2018 è cresciuto fino al 14%. Oggi l’Austria è tra i pochi Paesi europei che hanno superato l’obiettivo strategico, stabilito dall’UE, del 3% d’investimento in R&S entro la fine del 2020. Con circa 2.300 domande di brevetto nel 2018, l’Austria si è inoltre piazzata al settimo posto della classifica stilata dall’Ufficio europeo dei Brevetti, superando così del 3,8% il proprio record messo a segno nel 2017. I 261 brevetti ogni milione di abitanti della Repubblica Alpina costituiscono il doppio della media dell’UE, pari a 139 brevetti. Non stupisce pertanto che l’Austria occupi il nono posto anche nella classifica mondiale dei premi Nobel per milione di abitanti, davanti a Germania (all’undicesimo posto) e Francia (al quattordicesimo posto).

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