L’entanglement quantistico, una volta descritto da Albert Einstein come una “inquietante azione a distanza”, è ora considerato una risorsa chiave per le molte applicazioni nell’elaborazione e nella trasmissione sicura delle informazioni.

La realizzazione di una rete quantistica capace di distribuire stati entangled a livello globale permetterà di realizzare appieno il potenziale delle tecnologie quantistiche, dal quantum computing alla crittografia quantistica.

Tale obiettivo si scontra però con numerose difficoltà. Sono in corso esperimenti in tutto il mondo per scambiare fotoni entangled su lunghe distanze tramite reti in fibra ottica. Tuttavia le inevitabili perdite nella trasmissione in fibra limitano il raggio di trasmissione terrestre a poche centinaia di chilometri. Questo rende i collegamenti via satellite l’unica soluzione per distanze più grandi.

Il progetto di ricerca HYPERSPACE mira a creare le basi per una rete di comunicazione quantistica intercontinentale in grado di collegare Europa e Canada, appoggiandosi a piattaforme spaziali. L’obiettivo di HYPERSPACE sarà quello di progettare e testare dispositivi quantistici capaci di emettere fasci di luce entangled in grado di resistere alle perdite e al rumore tipici dei canali spazio-terra. Questo obiettivo sarà raggiunto grazie all’uso dell’entanglement a più gradi di libertà, il cosiddetto hyper-entanglement, e la realizzazione di sorgenti ultra-brillanti integrate in silicio.

HYPERSPACE nasce dalla cooperazione tra 5 partner europei (il Fraunhofer Institute di Jena in Germania, le Università di Pavia e Padova in Italia, il Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives CEA-LETI di Grenoble in Francia, Vienna University of Technology in Austria) e 3 Canadesi (l’Institut National de la Recherche Scientifique, l’Università di Toronto e l’Università di Waterloo).  Il gruppo di ricerca dei professori Daniele Bajoni, Matteo Galli e Marco Liscidini dell’Università di Pavia dirigerà parti importanti della ricerca di HYPERSPACE grazie all’esperienza più che decennale sulla fotonica quantistica integrata in silicio.

Il progetto è cofinanziato dalla Commissione Europea (nell’ambito del programma Horizon Europe) e dal Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) con 2,8 milioni di euro. La rilevanza strategica del progetto è testimoniata dal comunicato stampa congiunto tra UE e Canada emesso in occasione del suo avvio (https://digital-strategy.ec.europa.eu/en/news/joint-eucanada-quantum-research-projects, https://twitter.com/DigitalEU/status/1577985329314807813).