Un passo più vicini ai computer quantistici

I fotoni sono particelle di luce e un modo promettente per sfruttare fenomeni quantistici poiché non soffrono di forte accoppiamento con il mondo esterno. Beneficiano inoltre di molti gradi di libertà (frequenza, quantità di moto, momento di spin e angolare orbitale) su cui è possibile implementare, elaborare e valutare bit quantistici con relativa semplicità.

Data la vasta letteratura che ha dimostrato come domare i fotoni, lo scopo del progetto QUANPHOCHIP (“Quantum photonic chip”), finanziato dall’UE, è di far avanzare questa tecnologia verso una piattaforma scalabile. L’integrazione dei sistemi ottici quantistici su un chip a stato solido sarebbe un passo importante in questa direzione. In particolare, i chip a base di silicio erano la scelta naturale per una serie di motivi.

In primo luogo, i dispositivi fotonici in silicio possono essere costruiti utilizzando tecniche di fabbricazione commerciali complementari consolidate per semiconduttori a ossidi metallici (CMOS). In secondo luogo, l’integrazione con microelettronica basata su CMOS permette di aggiungere driver ed elettronica di controllo sullo stesso chip, riducendo notevolmente la complessità del confezionamento così come il costo. In terzo luogo, la compatibilità del silicio con i materiali estranei (i superconduttori, ad esempio) consente l’integrazione di superbi rivelatori a singolo fotone su un chip fotonico quantistico, che consente interazioni non lineari di misura indotta tra singoli fotoni.

Il progetto QUANPHOCHIP è sulla buona strada per realizzare una nuova classe di chip ottici quantistici che contengono elementi di generazione, manipolazione e individuazione di singoli fotoni. Prima che il progetto QUANPHOCHIP volga al termine, i ricercatori immaginano di sviluppato la piattaforma ideale per gli schemi di ottica quantistica completamente integrati.