Per anni il concetto di “vantaggio quantistico” è rimasto più un obiettivo teorico che una dimostrazione concreta. Oggi, grazie a un team di ricercatori della Technical University of Denmark (DTU), arriva la prima prova tangibile in un sistema fotonico: la luce entangled permette di mappare un sistema quantistico rumoroso in pochi minuti, un compito che con metodi classici richiederebbe tempi paragonabili all’età della civiltà umana.
Il cuore dell’esperimento è un problema che da sempre ostacola lo studio dei dispositivi quantistici: il rumore. Ogni volta che si cerca di comprendere il comportamento di un sistema fisico, serve ripetere innumerevoli misure per ricostruirne l’impronta “rumorosa”. Nel mondo quantistico questa difficoltà si amplifica, perché la stessa natura della meccanica quantistica introduce incertezza in ogni osservazione. In pratica, all’aumentare della complessità del sistema, cresce in modo esponenziale anche il numero di misurazioni richieste.
Il gruppo guidato dal professor Ulrik Lund Andersen ha voluto verificare se l’entanglement potesse offrire un vantaggio reale in questo contesto. La risposta è arrivata in modo netto: sì, e con proporzioni impressionanti. Dove un approccio classico avrebbe richiesto circa 20 milioni di anni di misurazioni, la tecnica con luce entangled ha portato lo stesso risultato in appena un quarto d’ora.
La configurazione sperimentale non ha richiesto apparecchiature esotiche o irraggiungibili. Nei laboratori sotterranei del DTU, i fisici hanno utilizzato componenti ottici standard operanti alle lunghezze d’onda delle telecomunicazioni. Due fasci di luce sono stati “spremuti” attraverso un cristallo non lineare fino a diventare entangled. Uno dei fasci ha esplorato il sistema da analizzare, mentre l’altro fungeva da riferimento. Confrontando i due in un’unica misura congiunta, gran parte del rumore veniva cancellato, permettendo di estrarre molte più informazioni a ogni singola prova.
Il bello di questo risultato sta anche nella sua robustezza: nonostante le perdite ottiche e le imperfezioni inevitabili nell’esperimento, l’effetto di vantaggio quantistico si è manifestato con chiarezza. Questo significa che non è stato un apparato ideale a generare il successo, ma proprio il metodo di misura.
Il lavoro si inserisce in una linea di ricerca già avviata dal gruppo nel 2024, quando era stata pubblicata la base teorica che preannunciava la possibilità di sfruttare la luce entangled per ridurre drasticamente i tempi di apprendimento di sistemi rumorosi. L’attuale esperimento non fa che confermare quella predizione, segnando una pietra miliare per le tecnologie quantistiche fotoniche.
Potenziali ricadute potrebbero emergere in settori come la sensoristica di precisione e il machine learning quantistico, dove la capacità di estrarre più informazione in meno tempo rappresenta un vantaggio competitivo enorme. Come ha osservato il coautore Jonas Schou Neergaard-Nielsen, la vera soddisfazione è aver mostrato un sistema quantomeccanico in grado di fare qualcosa che nessun approccio classico potrà mai eguagliare. Il risultato è stato pubblicato su Science.
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