Video: nuova tecnica di ologrammi, per il futuro computer quantistico

Gli ologrammi sono stati realizzati da ricercatori dell’Ecole polytechnique federale di Losanna – Svizzera – con una nuova tecnica basata su elettroni, anziché come di consueto sulla luce.

Come si legge sul sito dell’istituzione accademica elvetica, “il nuovo metodo può fornire due importanti vantaggi: in primo luogo, l’informazione sulla luce stessa, il che lo rende un potente strumento per l’imaging di campi elettromagnetici con precisione di attosecondi e nanometrici nel tempo e nello spazio. In secondo luogo, il metodo può essere utilizzato nelle applicazioni di calcolo quantistico per manipolare le proprietà quantistiche degli elettroni liberi”.

Pubblicato su Science Advances, lo studio sperimentale è stato realizzato dal laboratorio guidato da Fabrizio Carbone all’EPFL – Ecole polytechnique federale di Losanna. Con questa nuova tecnica è possibile superare i limiti della risoluzione spaziale della fotografia e dell’ologramma, che non può andare oltre la lunghezza d’onda della luce, ovvero circa 1 μm – 0,001 mm. Tramite questo nuovo tipo di ologrammi è così possibile visualizzare e registrare oggetti e eventi che vanno oltre la semplice scala microscopica, e investigare nel mondo delle nanostrutture e delle nanotecnologie.

Con gli ologrammi quantistici è possibile investigare su scala nanometrica e sviluppare ulteriormente le nanotecnologie.

Lo stesso Carbone ha spiegato che “L’olografia convenzionale può estrarre informazioni 3d misurando la differenza di distanza che la luce percorre da diverse parti dell’oggetto. Ma questo ha bisogno di un raggio di riferimento aggiuntivo da una direzione diversa per misurare l’interferenza tra i due. Il concetto è lo stesso con gli elettroni, ma ora possiamo ottenere una risoluzione spaziale più elevata a causa della lunghezza d’onda molto più corta. Ad esempio, siamo stati in grado di registrare filmati olografici di oggetti in rapido movimento utilizzando impulsi di elettroni ultracorti per formare gli ologrammi. “

Carone ha spiegato anche che “finora, la scienza e la tecnologia si sono limitate a propagare liberamente i fotoni, utilizzati in dispositivi ottici macroscopici”. Con questa nuova tecnica olografica è invece possibile “vedere cosa succede con la luce su scala nanometrica”. Un avanzamento tecnologico che semplificherà “la miniaturizzazione e l’integrazione di dispositivi luminosi su circuiti integrati.”

Hanno collaborato allo studio l’Università di Glasgow, l’Istituto di scienza e tecnologia di Barcellona, l’ICREA – Institucio Catalana de Recerca i Estudis Avançats, e la Scuola politecnica federale di Zurigo. I. Madan, G. M. Vanacore, E. Pomarico, G. Berruto, R. J. Lamb, D. McGrouther, T. T. Lummen, T. Latychevskaia, F. J. García de Abajo, F. Carbone. Holographic imaging of electromagnetic fields via electron – light quantum interference. Imaging olografico di campi elettromagnetici tramite interferenze quantistiche a luce di elettroni. Science Advances 3 maggio 2019, 5: eaav835.

Video: cortesia EPFL – Ecole polytechnique federale di Losanna.

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