Protagonisti fin dall\u2019antichit\u00e0 di racconti e leggende, dopo aver aleggiato in castelli, libri e film, i fantasmi si muovono ora nei chip fotonici. A manifestare la loro presenza non \u00e8 un tintinnio di catene, ma sono delle orme sulla luce.<\/p>\n
Nel settore si parla di ghost imaging<\/strong> (immagine fantasma) e undetected photon spectroscopy<\/strong> (spettroscopia con fotone non rilevato), particolari tecniche di ottica quantistica che permettono di comprendere cosa accade in una particella di luce in base all\u2019impronta che essa lascia su una particella correlata.<\/p>\n Ghost imaging e undetected photon spectroscopy non sono una novit\u00e0 assoluta: sono gi\u00e0 numerosi gli studi e gli esperimenti che coinvolgono gruppi di ricerca in varie parti del mondo.<\/p>\n Ora, per\u00f2, al Q@TN di Trento<\/strong> si lavora per passare dalla teoria alla pratica, dal laboratorio alla vita quotidiana e utilizzare questa tecnica per costruire strumentazioni di alta precisione, basso costo e piccole dimensioni per applicazioni ambientali (ad esempio per il controllo della qualit\u00e0 dell\u2019aria) e mediche (come l\u2019analisi in-vivo di tessuti biologici per la microscopia diagnostica, ad esempio per la rivelazione di cellule tumorali).<\/p>\n Il centro di fisica quantistica di Trento Q@TN, diretto da Lorenzo Pavesi, professore di Fisica dell\u2019Universit\u00e0 di Trento, \u00e8 un incubatore d\u2019avanguardia. Un laboratorio, giovane e dinamico, di formazione, ricerca e innovazione nel settore delle scienze e tecnologie quantistiche che unisce Universit\u00e0 di Trento, Fondazione Bruno Kessler, Consiglio nazionale delle ricerche e Istituto nazionale di Fisica nucleare (Infn).<\/p>\n Nato nel 2018, negli anni \u00e8 diventato un punto di riferimento nazionale ed europeo e una realt\u00e0 unica dove ideare dispositivi quantistici e realizzare algoritmi e prototipi per il supercalcolo, le comunicazioni sicure e la sensoristica.<\/p>\n Il bilancio dei primi anni di attivit\u00e0 di Q@TN d\u00e0 conto di 4 milioni e mezzo di finanziamenti ottenuti per progetti di ricerca, il deposito di cinque brevetti, oltre 55 pubblicazioni scientifiche e 24 studenti e studentesse del programma transdisciplinare di dottorato in Quantum Sciences and Technologies.<\/p>\n Una delle frontiere su cui il centro \u00e8 impegnato riguarda l\u2019utilizzo della tecnica dell\u2019immagine fantasma e dei fotoni non rilevati. Entrambe le tecniche affrontano lo stesso problema: spostare l\u2019informazione misurata da un fotone a lunghezze d\u2019onda difficilmente rilevabili, come il medio infrarosso, ad altre di facile accesso, come il visibile. Le due tecniche sono simili ma allo stesso tempo essenzialmente diverse.<\/p>\n Il ghost imaging<\/strong> sfrutta la correlazione quantistica tra due fotoni per trasferire l\u2019informazione raccolta da un fotone all\u2019altro. In questo modo, \u00e8 possibile aumentare la facilit\u00e0 e l\u2019efficienza di misura.<\/p>\n Si sfrutta il rimbalzo delle informazioni dal fotone che interagisce con l\u2019oggetto all\u2019altro fotone che viene accuratamente analizzato. Tuttavia, \u00e8 comunque necessario misurare entrambi i fotoni.<\/p>\n Con l\u2019undetected photon spectroscopy<\/strong>, invece, non \u00e8 nemmeno necessario misurare il fotone che interagisce con l\u2019oggetto e che classicamente porta con s\u00e9 l\u2019informazione. Per spiegare in cosa consista questa tecnica, si utilizza a volte l\u2019esempio di una coppia affiatata: da un partner si riesce a cogliere lo stato d\u2019animo dell\u2019altro senza nemmeno doverlo guardare, perch\u00e9 le preoccupazioni e le soddisfazioni dell\u2019uno lasciano inevitabilmente un\u2019impronta sull\u2019altro membro della coppia.<\/p>\n Nel mondo quantistico succede qualcosa di simile. Grazie alla correlazione quantistica tra i due fotoni, le modificazioni di uno sono riflesse nello stato dell\u2019altro. \u00c8 perci\u00f2 possibile utilizzare il fotone correlato di facile lettura per ottenere informazioni sul fotone partner di difficile accesso. In altre parole, diventa possibile vedere una particella di luce senza guardarla.<\/p>\n Leonardo Gasparini<\/strong>, ricercatore della Fondazione Bruno Kessler, al lavoro nel team del laboratorio Q@TN, spiega come il ghost imaging non sia pi\u00f9 fantascienza. \u00abNegli anni scorsi, abbiamo lavorato al progetto SuperTwin<\/a> (super gemello), finanziato dall\u2019Unione Europea, che ha portato ad un primo prototipo di microscopio ottico innovativo che sfrutta i fotoni correlati per rompere la barriera di risoluzione imposta dalle leggi della fisica classica.<\/p>\n Sfruttando questa tecnica, in futuro sar\u00e0 possibile osservare particelle di poche centinaia di nanometri, come un virus\u00bb commenta. \u00abForti di questa esperienza, siamo ora al lavoro a un nuovo progetto europeo, che sfrutta la tecnica del ghost imaging per creare un microscopio ottico in grado di \u201cvedere\u201d delle caratteristiche \u201cinvisibili\u201d di un campione\u00bb.<\/p>\n Stefano Signorini<\/strong>, assegnista di ricerca all\u2019Universit\u00e0 di Trento, si sofferma sulla capacit\u00e0 raggiunta da Q@TN nel generare e utilizzare coppie di fotoni correlati in un circuito integrato in silicio: \u00abQui a Trento stiamo sviluppando un chip quantistico che rileva con precisione la quantit\u00e0 di un gas, come pu\u00f2 essere l\u2019anidride carbonica nell\u2019ambiente, sfruttando l\u2019undetected photon spectroscopy.<\/p>\n Generiamo coppie di fotoni, dove un fotone \u00e8 nel medio infrarosso, molto sensibile al gas, e l\u2019altro nel visibile, facile da misurare. Il fotone che interagisce col gas, difficilmente rilevabile con le tecnologie attuali, non viene nemmeno misurato. Risaliamo alla concentrazione del gas grazie alla particella di luce visibile correlata, facile da misurare con un rilevatore di luce convenzionale. Tutto questo, su un chip miniaturizzato e a basso costo\u00bb.<\/p>\n![\"\"](\"http:\/\/techgoggler.com\/it\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2021\/09\/Luce-2.jpg\")
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