Andrés Martínez, Andrea Melloni e Francesco Morichetti del Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria del Politecnico di Milano sono tra gli sviluppatori di un innovativo ricevitore ottico in grado di ripristinare segnali caotici distorti dalla turbolenza atmosferica nei collegamenti ottici in spazio libero. Grazie a un sistema di antenne ottiche integrate in un chip fotonico programmabile, il ricevitore si adatta in tempo reale mantenendo l'integrità del segnale anche in condizioni atmosferiche difficili.
Lo studio, realizzato in collaborazione con Télécom Paris, è stato appena pubblicato su Light: Science&Applications e apre la strada alla crittografia basata sul caos per comunicazioni sicure e ad alta velocità in ambienti ostili.
Il principio alla base delle comunicazioni sicure che sfruttano il caos è di codificare un messaggio segreto in un segnale luminoso che appare talmente imprevedibile e complesso che è quasi impossibile da decifrare. Tuttavia, quando questi segnali caotici viaggiano nel mondo wireless reale, incontrano un grande ostacolo: la turbolenza atmosferica. Il risultato? Trasmissioni distorte e sicurezza compromessa.
Lo studio ha trovato la soluzione a questo problema. Il segreto sta in un ricevitore di nuova generazione, che combina un sistema di micro-antenne ottiche integrate in un chip fotonico programmabile. Le micro-antenne funzionano come tanti “occhi intelligenti” che catturano la luce da molti punti di vista, mentre il chip fotonico si riconfigura in tempo reale per ricomporre questi frammenti in un segnale caotico affidabile e sicuro. Il risultato è sorprendente: anche in presenza intensa di pioggia, vento e inquinanti, il segnale può essere completamente recuperato.
Perché tutto questo è importante? I sistemi basati sul caos hanno un vantaggio intrinseco: la loro imprevedibilità li rende naturalmente sicuri. Tuttavia, la natura stessa della turbolenza atmosferica ha a lungo rappresentato il principale ostacolo nelle comunicazioni ottiche wireless. L’impatto di questo progresso va oltre le applicazioni tecnologiche, aprendo nuove possibilità per comunicazioni riservate anche in condizioni estreme.
Questo lavoro è stato supportato dal Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR) di NextGenerationEU, partnership su “Telecomunicazioni del Futuro” (PE00000001—programma “RESTART”, Progetto Strutturale “Rigoletto” e Progetto Mirato “HePIC”), dalla Direction Générale de l’Armement (DGA), dall’European Office of Aerospace Research and Development (FA8655-22-1-7032) e dalla Chair in Photonics. L’attività di ricerca ha coinvolto anche Polifab, la struttura di micro e nanofabbricazione del Politecnico di Milano.
