Combinazione di silicio e fotonica
Le tecnologie di comunicazione fotoniche utilizzano fotoni e fibre di vetro analogamente al modo in cui i dispositivi elettronici utilizzano elettroni e cavi. Sebbene vanti un enorme successo, il campo deve ancora affrontare sfide come la fusione di tecnologie ottiche con chip di silicio. Il progetto QUIPS (Quantum ultrafast integrated photonics in silicon), finanziato dall’UE, ha adattato il silicio come materiale per la fotonica quantistica integrata. Il lavoro estremamente tecnico ha coinvolto lo sviluppo di nuove fonti di fotoni e interruttori ottici ultraveloci. Innanzitutto, il team ha sviluppato un progetto per l’interruttore ottico. I risultati sono stati incoraggianti, ma le strutture laser disponibili per i ricercatori si sono inizialmente dimostrate inadeguate. Il gruppo ha analizzato diverse soluzioni, tra cui un utilizzo di materiali privi di silicio e metodi per evitare o ridurre le perdite non lineari. Infine, è stato selezionato un mezzo alternativo per creare un effetto elettro-ottico, il quale richiede un nuovo procedimento di lavorazione per produrre il titanato di bario (BTO). Il metodo si è rivelato conveniente, scalabile, e ha permesso la deposizione di film sottili. Le prove relative al materiale sono state soddisfacenti. Il gruppo ha inoltre sviluppato dei metodi per integrare il BTO con la guida d’onda di silicio e migliorare il coefficiente elettro-ottico. Il metodo ha così offerto una tecnica di commutazione rapida e con bassa perdita, in grado di funzionare a temperature criogeniche. Una fase successiva ha coinvolto la modifica del progetto relativo al sistema di controllo dei fotoni. Il team ha dimostrato la vitalità del progetto nel campo dell’ottica classica, e in regime di singolo fotone. La ricerca necessitava di fotoni in una banda singola, e il lavoro ha prodotto un dispositivo in grado di fornire tali fotoni. Le dimostrazioni erano in corso, al momento della conclusione del progetto. Altri test hanno confermato che le nuove tecnologie raggiungono un’efficienza che va oltre il 90 %. Perciò, è stato dimostrato che i sistemi sono robusti e adatti agli scopi previsti. Il progetto QUIPS ha combinato con successo la fotonica ai circuiti di silicio convenzionali. Tale lavoro ha attirato una notevole attenzione del settore, e può costituire un passo verso l’informatica quantistica, la quale vanta prestazioni estremamente elevate.
Parole chiave
Fotonica, chip di silicio, QUIPS, quantistico, fotoni, interruttori
