Nowatorski układ przetwarzania informacji z użyciem fotoniki kwantowej
Ujarzmienie nieliniowości o sile umożliwiającej interakcje między pojedynczymi fotonami otwiera nowe możliwości kwantowego przetwarzania informacji. Nieliniowe źródła par fotonów generują nierozróżnialne fotony z precyzyjnie kontrolowanego spektrum, umożliwiając uzyskanie dużej dokładności interferencji kwantowych. Badania w tym kierunku utrudnia jednak brak skalowalnych źródeł pojedynczych fotonów. Finansowany ze środków UE projekt "Integrated single-photon sources in silicon" (ISSIS) zajął się stworzeniem skalowalnego rozwiązania poprzez pełne zintegrowanie źródeł fotonów z obwodami falowodów na jednym układzie. Dzięki nowoczesnym platformom produkcji układów fotonicznych na krzemie naukowcom udało się połączyć w jednym układzie scalonym systemy generowania par fotonów i filtrowania długości fali. Źródła połączono w szyk w sposób umożliwiający mechanizmom wykrywania, przekazywania i kierowania doprowadzanie pojedynczych fotonów do wyjścia z dużą pewnością. W ramach projektu ISSIS pomyślnie wykazano niemal idealną interferencję kwantową ze zwielokrotnionym źródłem pojedynczych fotonów opartym na nieliniowych interakcjach falowodów krzemowych. Aby wykonać tak kompaktowe źródło pojedynczych fotonów, naukowcy zintegrowali źródła fotonów z optycznymi liniami opóźniającymi, szybkimi układami przełączającymi i elektroniką sterującą. Prace projektu zakończyły się powodzeniem nie tylko pod względem naukowym, ale również od strony działań upowszechniania. Opracowane architektury integracji i produkcji układów posłużyły do stworzenia unikalnego narzędzia edukacyjnego nazwanego Quantum in the Cloud. Aplikacja ta umożliwia użytkownikom zapisywanie się na korzystanie z kwantowego układu obliczeniowego i wykonywanie doświadczeń w symulatorze.
Słowa kluczowe
Pojedyncze fotony, interferencja kwantowa, kryptografia kwantowa, przetwarzanie informacji, krzem
