I ricercatori di Bristol hanno sviluppato un minuscolo dispositivo che apre la strada a computer quantistici e comunicazioni quantistiche dalle prestazioni più elevate, rendendoli significativamente più veloci rispetto all'attuale stato dell'arte.

I ricercatori dei laboratori di tecnologia quantistica dell'Università di Bristol (QET Labs) e dell'Università della Costa Azzurra hanno realizzato un nuovo rilevatore di luce miniaturizzato per misurare le caratteristiche quantistiche della luce in modo più dettagliato che mai. Il dispositivo, composto da due chip di silicio che lavorano insieme, è stato utilizzato per misurare le proprietà uniche della luce quantistica "spremuta" a velocità record.

Sfruttare le proprietà uniche della fisica quantistica promette nuovi percorsi per superare l'attuale stato dell'arte nell'informatica, comunicazione e misurazione. La fotonica del silicio, in cui la luce viene utilizzata come vettore di informazioni nei microchip di silicio, è una strada entusiasmante verso queste tecnologie di prossima generazione.

"La luce schiacciata è un effetto quantistico molto utile. Può essere utilizzato nelle comunicazioni quantistiche e nei computer quantistici ed è già stato utilizzato dagli osservatori di onde gravitazionali LIGO e Virgo per migliorare la loro sensibilità, aiutando a rilevare eventi astronomici esotici come fusioni di buchi neri. Così, migliorare i modi in cui possiamo misurarlo può avere un grande impatto, " ha detto Joel Tasker, co-autore principale.

La misurazione della luce schiacciata richiede rilevatori progettati per un rumore elettronico estremamente basso, al fine di rilevare le caratteristiche quantistiche deboli della luce. Ma tali rivelatori sono stati finora limitati nella velocità dei segnali che possono essere misurati, circa un miliardo di cicli al secondo.

"Ciò ha un impatto diretto sulla velocità di elaborazione delle tecnologie dell'informazione emergenti come i computer ottici e le comunicazioni con livelli di luce molto bassi. Maggiore è la larghezza di banda del rilevatore, più velocemente puoi eseguire calcoli e trasmettere informazioni, ", ha detto il co-autore Jonathan Frazer.

Il rivelatore integrato è stato finora cronometrato a un ordine di grandezza più veloce rispetto al precedente stato dell'arte, e il team sta lavorando per perfezionare la tecnologia per andare ancora più veloce.

L'ingombro del rilevatore è inferiore a un millimetro quadrato:queste dimensioni ridotte consentono le prestazioni ad alta velocità del rilevatore. Il rivelatore è costruito con microelettronica al silicio e un chip fotonico al silicio.

Intorno al mondo, i ricercatori hanno esplorato come integrare la fotonica quantistica su un chip per dimostrare la produzione scalabile.

"Gran parte dell'attenzione si è concentrata sulla parte quantistica, ma ora abbiamo iniziato a integrare l'interfaccia tra fotonica quantistica e lettura elettrica. Ciò è necessario affinché l'intera architettura quantistica funzioni in modo efficiente. Per il rilevamento dell'omodina, l'approccio su scala di chip si traduce in un dispositivo con un ingombro ridotto per la produzione di massa, e, soprattutto, fornisce un aumento delle prestazioni, " ha detto il professor Jonathan Matthews, che ha diretto il progetto.

"Fotonica al silicio interfacciata con l'elettronica integrata per la misura a 9 GHz della luce compressa" di Joel Tasker, Jonathan Frazer, Giacomo Ferranti, Euan Allen, Léandre Brunel, Sebastian Tanzilli, Virginia D'Auria e Jonathan Matthews è pubblicato oggi su Fotonica della natura .