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Da ora è possibile certificare le proprietà dei dispositivi ottici integrati grazie ai risultati della ricerche
Un significativo passo avanti nel mondo della fisica quantistica è stato compiuto da un team di ricerca internazionale. Quest’ultimo ha identificato nuove tecniche per quantificare le risorse computazionali fornite dalla meccanica quantistica nei dispositivi ottici integrati. Gli esperimenti sono stati condotti presso il Quantum Lab del Dipartimento della Sapienza di Roma in collaborazione con l’Istituto di fotonica e nanotecnologie del Cnr. Hanno aperto nuove prospettive per l’applicazione pratica di questa tecnologia.
L’importanza di sviluppare metodi affidabili per certificare le risorse quantistiche nei dispositivi ottici cresce proporzionalmente alle dimensioni e complessità di questi nuovi dispositivi. I risultati dello studio, pubblicati sulla rivista Science Advances, promettono di impattare positivamente nei settori della metrologia, crittografia e della computazione quantistica.
Il tour de force scientifico è stato possibile grazie a una lunga collaborazione. Hanno collaborato la Sapienza di Roma, l’Istituto di fotonica e nanotecnologie del Cnr, il Politecnico di Milano e il Laboratorio Internazionale di Nanotecnologia iberica (INL). I circuiti ottici integrati programmabili, fondamentali per l’elaborazione dell’informazione quantistica basata sui qubits, sono stati al centro di questi esperimenti.
Il team e il lavoro svolto
Il team, guidato da Fabio Sciarrino della Sapienza, ha certificato la presenza di caratteristiche quantistiche autentiche, come la contestualità e la coerenza, in un circuito ottico integrato programmabile. La metodologia seguita è stata sviluppata dal team teorico guidato da Ernesto Galvão dell’INL in Portogallo. Roberto Osellame, direttore di ricerca presso CnrIfn, sottolinea che l’utilizzo di un chip fotonico completamente integrato e programmabile migliora la precisione e la coerenza del processo di caratterizzazione.
Il lavoro rappresenta la prima applicazione sperimentale di questa tecnica per quantificare le risorse computazionali fornite dalla meccanica quantistica nei dispositivi ottici. Taira Giordani, ricercatrice presso la Sapienza e membro del team Quantum Lab, evidenzia che le tecniche sviluppate hanno anche permesso di verificare il vantaggio quantistico in applicazioni pratiche come il quantum imaging.
I sistemi di imaging, grazie a correlazioni quantistiche, possono superare i limiti dell’ottica classica, trovando applicazioni in metrologia e sensori. Fabio Sciarrino, capogruppo del Quantum Lab della Sapienza, conclude che i risultati stimolano la ricerca su nuove tecniche per lo studio delle risorse non classiche. Si aspetta che il lavoro influenzi la futura certificazione di dispositivi ottici basati su stati quantistici sempre più complessi.
La ricerca è supportata dal National Quantum Science and Technology Institute, dall’ERC Advanced Grant QU-BOSS, dal progetto Horizon Europe FoQaCiA e dalla FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologia del Portogallo.
