Sfruttare la meccanica quantistica per ottenere immagini e misure ad altissima risoluzione, oltre i limiti posti dall'ottica classica, è questo il risultato del nuovo studio pubblicato sulla rivista Physical Review Letters  condotto nell’infrastruttura di ricerca dell’ Agenzia Spaziale Italiana nell’ambito del progetto PRIN QUEXO della Direzione Scienza ed Innovazione in collaborazione con il Politecnico di Bari.

Poiché gli esopianeti potenzialmente osservabili sono rari, in generale gli sperimentatori mirano a minimizzare la probabilità di falsi negativi, ossia di concludere erroneamente che un pianeta sia assente quando è invece presente. A tal fine, sono disposti ad accettare una certa probabilità di falsi positivi, ovvero di rilevare erroneamente la presenza di un pianeta, purché essa rimanga al di sotto di una soglia prestabilita.

La natura ondulatoria della luce impone un limite teorico alla probabilità di errore, che non può essere superato ricorrendo a tecniche di osservazione classiche, come quelle basate sull’impiego di un telescopio. La probabilità di errore risulta tanto più grande quanto più intensa è la luminosità della stella attorno alla quale il pianeta orbita. Tale stella “nasconde” parte dell’informazione relativa al pianeta presente nella radiazione raccolta dal telescopio.

"La ricerca condotta si è avvalsa di un approccio quantum-inspired uno degli sviluppi più recenti del quantum sensing afferma - Mario Cosmo Direttore della Direzione Scienza ed Innovazione dell’ASI.

Questo approccio consente di recuperare informazioni altrimenti inaccessibili con i metodi convenzionali di osservazione.

La tecnica si basa sulla decomposizione della luce osservata in varie componenti di "forma" diversa e sul successivo conteggio del numero di fotoni associato ad ogni componente.

"Simulando in laboratorio un sistema di sorgenti è stato quindi possibile oltrepassare il limite classico ed avvicinarsi al limite ultimo dettato dalla meccanica quantistica - spiega il prof. Cosmo Lupo, principal investigator del progetto QUEXO.

"Tale risultato, sottolinea il dr. Luigi Santamaria Amato, responsabile scientifico dell’esperimento - permetterà in futuro di aumentare il tempo osservativo dei telescopi sui sistemi dove il pianeta è effettivamente presente. Ciò consentirà di effettuare misure più accurate come misure spettroscopiche per la rivelazione di “biosignature” che necessitano di elevati tempi di acquisizione".

La naturale evoluzione dell'esperimento prevede l'applicazione della tecnica nell'ambito di reali campagne osservative, esplorandone le potenzialità sia attraverso telescopi terrestri, mediante l'impiego di sistemi di ottica adattiva in grado di compensare le distorsioni introdotte dall'atmosfera, sia attraverso studi di fattibilità volti a valutare la possibilità di installare setup osservativi analoghi in orbita o sulla superficie lunare. Queste ultime soluzioni consentirebbero di operare al di fuori dell'atmosfera terrestre, eliminando le relative perturbazioni e aprendo nuove prospettive per il miglioramento della qualità delle osservazioni e della sensibilità della tecnica.

Immagine generata con intelligenza artificiale