Tra le sfide scientifiche e tecnologiche più affascinanti di oggi, c'è il tentativo di utilizzare le particolari proprietà quantistiche del mondo microscopico per realizzare compiti ritenuti fino a qualche tempo fa del tutto impossibili. Tra questi, c'è per esempio la possibilità di codificare e quindi proteggere dati e comunicazioni in modo assolutamente inviolabile, tramite la cosiddetta crittografia quantistica.

Sebbene questa tecnica sia stata già dimostrata in diversi laboratori di ricerca del mondo, in particolare mediante l'invio di fotoni, le particelle quantistiche della luce, la strada verso una sua diffusione a livello planetario presenta ancora ostacoli importanti. Ad esempio, per far funzionare la comunicazione quantistica è attualmente necessario che l'apparato ricevente e quello trasmittente siano correttamente "orientati" l'uno rispetto all'altro, altrimenti l'informazione trasmessa viene alterata in modo irreparabile. Questo allineamento relativo del trasmettitore e ricevutore non è sempre facile, soprattutto se pensiamo alla comunicazione satellitare, in cui i due sono molto distanti e uno dei due può ruotare costantemente rispetto all'altro.

Una soluzione a questo problema è stata proposta dal gruppo di ricerca del Dipartimento di Fisica della "Sapienza" coordinato da Fabio Sciarrino, in collaborazione con un gruppo dell'Università di Napoli Federico II coordinato da Lorenzo Marrucci e con ricercatori dell'Istituto di Scienze Fotoniche di Barcellona e dell'Università Federale di Rio de Janeiro. Per la prima volta, l'informazione quantistica è stata codificata mediante stati fotonici che hanno la proprietà di rimanere del tutto inalterati per una rotazione arbitraria dell'apparato di trasmissione e ricezione, grazie all'impiego di particolari dispositivi a cristalli liquidi, denominati q-plate. I ricercatori hanno così dimostrato che la comunicazione quantistica è possibile anche tra apparati disallineati o in continua rotazione. Questo esperimento allo stesso tempo ha implicazioni di fisica fondamentale avendo reso possibile l'osservazione di correlazioni non-locali senza il bisogno di condividere un sistema di riferimento e costituisce un piccolo passo avanti lungo la strada verso la comunicazione quantistica globale.
La ricerca, pubblicata su Nature Communications, è stata finanziata dal progetto europeo "Phorbitech", nell'ambito del programma europeo denominato Future Emerging Technologies (FET).