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L’entanglement quantistico, quel fenomeno misterioso che lega due particelle in modo indissolubile, non si limita più solo alla posizione o allo spin. Una recente ricerca, pubblicata sulla rivista Nature, ha svelato un nuovo tipo di entanglement, legato al movimento di torsione dei fotoni, una scoperta che potrebbe ridefinire il futuro delle tecnologie quantistiche. Usiamo un esempio semplice e probabilmente abusato, ma che spiega facilmente il fenomeno: immaginate due dadi magici: se uno mostra un sei, anche l’altro, istantaneamente, mostrerà un sei, indipendentemente dalla distanza. Questo è l’entanglement, una connessione che sfida la logica comune, ma che è stata ampiamente dimostrata.
Fino ad ora, si pensava che l’entanglement quantistico si manifestasse attraverso proprietà come lo spin, la posizione o la velocità delle particelle. Tuttavia, un team di ricercatori del Technion, l’Istituto Israeliano di Tecnologia, ha portato alla luce un nuovo tipo di entanglement, basato sul momento angolare dei fotoni. Questa scoperta, la prima di questo genere in oltre vent’anni, potrebbe aprire la strada allo sviluppo di nuovi strumenti per la comunicazione e la computazione quantistica basate sui fotoni, e alla loro significativa miniaturizzazione.
Il momento angolare, una proprietà che descrive come un fotone ruota o si torce durante il suo percorso, si compone di due parti: lo spin, che descrive la rotazione del campo elettrico del fotone, e il momento angolare orbitale, che riguarda il movimento a spirale del fotone nello spazio. Sorprendentemente, questo fenomeno quantistico ricorda il movimento della Terra, che ruota sul proprio asse e, contemporaneamente, orbita attorno al Sole.
Normalmente, spin e moto orbitale sono separabili. Tuttavia, i ricercatori hanno scoperto che, in sistemi nanometrici, queste due componenti si fondono in una singola proprietà, il momento angolare totale. L’esperimento, condotto su un sistema mille volte più piccolo del diametro di un capello umano, ha dimostrato che l’entanglement non coinvolgeva le proprietà tradizionali, ma si manifestava attraverso il momento angolare totale.
L’utilizzo di fotoni in strutture così piccole potrebbe sembrare superfluo, ma offre vantaggi significativi. La miniaturizzazione dei componenti ottici, simile a quanto accaduto con l’elettronica, permette di creare dispositivi ottici compatti e performanti. Ad esempio, si potrebbero sviluppare modulatori ottici on-chip efficienti, dispositivi che controllano la trasmissione di segnali luminosi nei chip, essenziali per la comunicazione dati ad alta velocità. Inoltre, il confinamento dei fotoni in spazi ristretti intensifica le loro interazioni con il materiale circostante, aprendo la strada a nuovi comportamenti e effetti, fondamentali per la costruzione di computer quantistici e tecnologie di comunicazione più sicure e affidabili. Ulteriori ricerche potrebbero chiarire ulteriormente questo nuovo tipo di entanglement quantistico e le sue potenziali applicazioni.
