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Quantum Imaging

Individuare un oggetto altrimenti invisibile,
questo è lo scopo dell'esperimento realizzato nei laboratori INRIM dal gruppo di ottica quantistica (L.Lopaeva,I.Ruo Berchera,I.Degiovanni, G.Brida) guidato da Marco Genovese in collaborazione con l'Università di Milano (S.Olivares) pubblicato sul Physical Review Letters.

In sintesi è stato realizzato un esperimento proposto alcuni anni or sono da S.Lloyd sulla prestigiosa rivista Science.
Si immagini di poter avere un oggetto in una stanza illuminata e di dover scoprire la sua presenza inviando attraverso un foro un impulso di luce ed osservando la luce di ritorno. Se la luce presente nella stanza è troppo intensa la piccola quantità di luce eventualmente riflessa dall'oggetto non sarà sufficiente ad identificarlo. Tuttavia se si sfruttano le proprietà di correlazione quantistica (entanglement) tra due fasci di luce, uno inviato all'oggetto l'altro tenuto come riferimento, allora sarà possibile identificarlo in condizioni altrimenti proibitive. Questo in sintesi è il risultato ottenuto in INRIM, basato sulla generazione di fasci gemelli di luce, in cui il numero di fotoni del singolo fascio fluttua casualmente, ma ove il numero di fotoni nei due fasci fluttua all'unisono.
VIDEO (avi 9.35MB)

Le possibili applicazioni dello schema sono al momento ancora ipotetiche, ma spaziano dall'identificazione di un oggetto scarsamente riflettente in volo nel cielo diurno, alla rivelazione della presenza di inquinanti debolmente riflettenti/assorbenti in atmosfera.
L'esperimento sulla "quantum illumination" ha inoltre dimostrato per la prima volta come un protocollo basato sulle correlazioni quantistiche possa essere efficiente anche in presenza di un rumore (nel caso addirittura preponderante): questo rappresenta un progresso significativo dato che tutti i protocolli basati sull'entanglement realizzati sinora (dal teletrasporto all'imaging sub shot noise, dal calcolo quantistico alla crittografia quantistica) sono estremamente sensibili alla presenza di rumore, la cui presenza cancella rapidamente i vantaggi dello schema quantistico. Questo risultato contraddice quindi l'opinione, che si era radicata, che i protocolli quantistici siano tutti estremamente sensibili al rumore e quindi di difficile applicazione in condizioni reali.
VIDEO (avi 51.8MB)





Laboratorio per l' "imaging sub shot noise"





Schema sperimentale per l' "imaging sub shot noise"



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