Un nuovo dispositivo per le informazioni fotoniche quantiche
Lo sfruttamento di non linearità abbastanza forti da consentire l’interazione di singoli fotoni offre nuove possibilità per l’elaborazione quantica delle informazioni. Fonti non lineari di coppie di fotoni producono fotoni indistinguibili di uno spettro ben controllato, consentendo alta fedeltà nell’interferenza quantica. Tuttavia, una mancanza di risorse scalabili che producano fotoni singoli su richiesta frena la ricerca in questa direzione. Il progetto finanziato dall’UE ISSIS (“Integrated single-photon sources in silicon”) ha lavorato sull’integrazione di fonti di fotoni e circuiti a guida d’onda su un chip per fornire una soluzione scalabile. Le moderne piattaforme di produzione siliconiche-fotoniche hanno consentito agli scienziati di creare un sistema di generazione delle coppie fotoniche e di filtraggio della lunghezza d’onda su un unico chip. Tali fonti sono state disposte in una matrice in modo che il rilevamento, l’alimentazione anteriore e il direzionamento potessero fornire fotoni singoli con un risultato certo. ISSIS ha dimostrato con successo l’interferenza quantica quasi perfetta con una fonte di fotoni singola simultanea basata su interazioni di linea guida silicica non lineari. Per realizzare questa fonte compatta di fotoni singoli, gli scienziati hanno integrato le fonti di fotoni con linee ritardanti ottiche, sistemi di switching rapido ed elettronica di controllo. Il progetto non solo ha avuto successo per quanto riguarda i suoi obiettivi scientifici, ma anche nelle attività per la comunità. Le architetture basate su chip e i pacchetti sviluppati sono state usate per creare uno strumento educativo unico chiamato Quantum in the Cloud. Grazie a questa applicazione, gli utenti possono registrarsi per avere accesso a un chip di processore quantico ed effettuare esperimenti su un simulatore.
Parole chiave
Fotoni singoli, interferenza quantica, crittografia quantica, elaborazione delle informazioni, silicio
