In una svolta sorprendente che farà mettere in discussione le loro scelte di vita ai laser, gli scienziati hanno utilizzato con successo la semplice luce solare per eseguire l'imaging fantasma quantistico. Per decenni, l'ottica quantistica ha fatto affidamento su un processo chiamato conversione parametrica spontanea in discesa (SPDC), che tipicamente richiede un laser potente e stabile che brilla in un cristallo non lineare. Ma a quanto pare, l'universo è più flessibile di quanto pensassimo: anche la luce parzialmente coerente può fare il lavoro, e ora, come ha mostrato un team dell'Università di Xiamen (guidato da Wuhong Zhang e Lixiang Chen), anche il sole stesso può farlo.

Le sfide sono reali, però. La luce solare che raggiunge la Terra è una cosa volubile - fluttua costantemente in luminosità, direzione e posizione - il che la rende un incubo per l'allineamento preciso. Ma il team, come riportato in Advanced Photonics, ha costruito un dispositivo automatico di inseguimento solare (come un elegante supporto per telescopio equatoriale) che segue il sole tutto il giorno, convogliando i suoi raggi in una fibra ottica multimodale in plastica di 20 metri, che conduce in un laboratorio buio dove colpisce un cristallo di titanil fosfato di potassio periodicamente polarizzato (PPKTP).

E guarda un po', ha funzionato. Il sistema ha generato coppie di fotoni con forti correlazioni di posizione, raggiungendo una visibilità di imaging fantasma del 90,7% - appena sotto il 95,5% di un laser standard a 405 nm con la stessa potenza di pompaggio. Hanno persino ricostruito un'immagine 2D più complessa che chiamano 'faccia fantasma', perché la scienza ha il senso dell'umorismo.

Come fa a farcela? L'ampio spettro della luce solare aiuta a mantenere l'accordatura quasi di fase nel cristallo, producendo abbondanti coppie correlate. Raccogliendo dati su periodi più lunghi, hanno migliorato i rapporti segnale-rumore e contrasto-rumore, dimostrando che il sistema può gestire gli sbalzi d'umore del sole.

Questo è il primo SPDC pompato da luce solare con imaging fantasma, e apre la porta all'imaging quantistico completamente passivo - niente laser, niente alimentazione esterna. I ricercatori suggeriscono che potrebbe essere un punto di svolta per i sistemi quantistici in ambienti remoti o spaziali. E con i futuri progressi nella raccolta della luce solare, nell'ingegneria dei cristalli e nella ricostruzione delle immagini (ciao, compressed sensing e machine learning), potremmo presto avere fotocamere quantistiche che funzionano letteralmente con la luce del sole.

Nel frattempo, i laser si sentono 'non apprezzati'.