IL MONDO

Un team di ricercatori italiani sta comunicando nello spazio coi fotoni

20/1212:57Juanne Pili

Un osservatorio e due satelliti si sono scambiati messaggi da 20mila chilometri di distanza

Mentre è già in orbita la sonda Bepi Colombo mediante un motore a propulsione ionica, sulla Terra alcuni scienziati italiani hanno sperimentato la prima comunicazione quantistica verso dei satelliti, in orbita sopra i nostri cieli ad una quota di 20 mila chilometri. I risultati sono stati pubblicati in uno studio nella rivista Quantum Science and Technology. Gli autori fanno parte del team QuantumFuture ​​​​​dell’università di Padova, capitanato da Paolo Villoresi e supportato dai tecnici della Geos (Telespazio-Asi). Gli stessi ricercatori avevano dimostrato nel 2015 la possibilità di utilizzare la comunicazione quantistica con un satellite distante 1700 chilometri. 

 
 

Il futuro della comunicazione spaziale comincia in Italia

Il tutto sarà possibile mediante una rete satellitare analoga al Gps, definita Gnss (Sistema satellitare globale di navigazione). L’esperimento italiano consiste in uno scambio di fotoni tra l’osservatorio Miro e due satelliti russi. Lo scopo è quello di misurare l’entità delle eventuali perdite che il messaggio quantistico può comportare. Non è certo la prima volta che, nel mondo, team di ricerca si sono cimentati nello studio della comunicazione quantistica. Tuttavia questi risultati possono rappresentare un notevole passo in avanti: basti pensare alle applicazioni che potrebbero avere, un giorno, nello sviluppo tecnologico.

 

Una delle implicazioni più importanti della ricerca riguarda la possibilità di effettuare esperimenti di fisica nello spazio, come spiega a Open il prof. Paolo Villoresi:

 

«Le correlazioni tra Terra e satelliti fatte con processi quantistici servono non solo ad implementare i protocolli di comunicazioni sicure e altri schemi messi a disposizione dalle tecnologie quantistiche, ma sono anche uno strumento per studiare lo spazio-tempo e le sue proprietà in condizioni impossibili a Terra (moto relativo, diverse altezze, quindi diversa attrazione gravitazionale, etc).»

 

Altri passi avanti potranno esserci anche per i futuri viaggi con equipaggio su Marte:

 

«In generale le comunicazioni ottiche sono ottime candidate per le lunghe distanze e in particolare le tecnologie a singolo fotone (ricezione di segnali debolissimi) è uno degli apporti del settore quantistico allo sviluppo di altri settori, che è già in atto - anche in Italia, ad esempio con una collaborazione che abbiamo con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e l’Agenzia Spaziale Italiana.»

 

Comunicare con la quantistica

Oggi computer e dispositivi mobili funzionano mediante il linguaggio binario, ogni “bit” corrisponde alla presenza o assenza di un segnale (1-0), dalla combinazione di questi due valori otteniamo "frasi e parole" con cui i nostri strumenti tecnologici comunicano.

 

In futuro le nostre esigenze di calcolo porteranno ad avere macchine sempre più potenti e veloci. Così useremo i “qubit” (quantum-bit): permetteranno di applicare le nostre conoscenze ai meccanismi più intimi della materia per compiere operazioni oggi impensabili, permettendoci anche di sviluppare intelligenze artificiali sempre più sofisticate.

 

La comunicazione andrà quindi di pari passo, utilizzando i fotoni (impulsi di luce al posto di quelli elettrici). Tanto per farci un’idea, se con i bit siamo costretti a utilizzare solo due “stati” (1 e 0), con la comunicazione quantistica potremmo sfruttare un alfabeto di quattro stati di “polarizzazione”, tanti sono quelli in cui possono trovarsi i fotoni secondo la meccanica quantistica.

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