Un nuovo modello suggerisce la fattibilità dell’invio di dati quantistici dalla Terra allo spazio, superando quella che era considerata una barriera insormontabile.
Un nuovo modello teorico dell’Università di Tecnologia di Sydney (UTS) dimostra che l’uplink quantistico, ovvero l’invio di segnali quantistici dalla Terra ai satelliti, può funzionare. Finora era considerato impossibile. Se i calcoli saranno confermati da esperimenti futuri, questa tecnica aprirebbe la strada a reti quantistiche globali bidirezionali, molto più potenti ed efficienti di quelle che possiamo costruire oggi.
Cosa significa “comunicazione quantistica”?
Immagina di voler inviare un messaggio segreto. La comunicazione quantistica usa coppie di particelle di luce, i fotoni, che sono legate da un fenomeno quasi magico chiamato “entanglement“. Pensa a due monete “intrecciate“: anche se sono a chilometri di distanza, se una atterra su “testa”, sai istantaneamente che l’altra atterrerà su “croce”.
Questo legame speciale permette di creare chiavi segrete. Se un intruso tenta di spiare o “leggere” uno dei fotoni, il legame si rompe immediatamente. È come un sigillo di sicurezza che si disintegra al primo tocco: la violazione viene scoperta subito. La sicurezza, quindi, è garantita dalle leggi della fisica, non da una password.
Il problema storico dell’Uplink
Finora, l’unico metodo funzionante era il “downlink”: i satelliti (che hanno poca energia) creano i fotoni e li inviano verso la Terra. Ma perché era considerato impossibile il contrario (uplink)? Il problema è l’atmosfera. Quando un fotone parte dalla Terra, deve attraversare subito l’atmosfera turbolenta. Questo disturbo “rompe” quasi subito il suo delicato stato quantistico (la sua “coerenza”), rendendo il segnale illeggibile prima ancora che raggiunga lo spazio. È come cercare di spedire una bolla di sapone attraverso un ventilatore acceso: non arriva intera.
Come il nuovo modello risolve la sfida dei satelliti
Lo studio, pubblicato su Physical Review Research, non è ancora un esperimento, ma una simulazione teorica estremamente dettagliata. I ricercatori hanno calcolato che, usando una tecnica chiamata “entanglement swapping“, si può superare il problema.
L’idea è questa: due stazioni a terra sparano fotoni singoli verso un satellite in orbita (a 500 km di altezza).
Anche se la maggior parte dei fotoni viene persa o disturbata dall’atmosfera, il modello calcola che ne bastano pochissimi che arrivino intatti e simultaneamente. Quando “si incontrano” sul satellite, generano un fenomeno chiamato “interferenza quantistica”, che permette di stabilire il link sicuro. Il sistema funzionerebbe solo di notte, per evitare l’interferenza della luce solare.
Perchè è importante per tutti noi?
Questa scoperta è fondamentale. Significa che il lavoro pesante (creare miliardi di fotoni) può essere fatto dalle potenti stazioni a terra. Il satellite, molto più piccolo ed economico, dovrebbe solo avere un’ottica compatta per “ricevere” il segnale. Questo rende una futura internet quantistica globale molto più pratica e realizzabile. Potrebbe rivoluzionare la sicurezza di internet, delle transazioni bancarie e delle comunicazioni governative, rendendole davvero inviolabili.
Fonti:
