La teoria dell’informazione quantistica è un settore scientifico in rapido sviluppo, nel quale proprietà come la sovrapposizione e la non-località tipiche di sistemi quantistici vengono sfruttate per ottenere nuovi metodi di elaborazione e trasmissione dell’informazione. Questo può essere applicato al campo della computazione attraverso lo sviluppo di algoritmi quantistici che consentano di risolvere problemi altrimenti non gestibili dai calcolatori classici. Analogamente, l’uso di protocolli quantistici può garantire una completa sicurezza della trasmissione di informazione, diversamente da quanto accade per metodi di codifica classica usati oggi giorno.
Negli ultimi dieci anni il campo dell’informazione quantistica è progredito notevolmente grazie all’uso della fotonica integrata, cioè di dispositivi capaci di guidare e confinare la luce su un chip, analogamente a quanto è comunemente fatto in elettronica. Tuttavia, lo sviluppo commerciale di queste tecnologie presenta ancora diversi problemi aperti. Uno di questi è la realizzazione di sorgenti integrate su chip di stati quantistici della luce. In un recente lavoro pubblicato sulla prestigiosa rivista Scientific Reports, del gruppo editoriale Nature, una collaborazione tra il prof. Bajoni del Dipartimento di Ingegneria Industriale e dell’Informazione dell’Università di Pavia e i proff. Matteo Galli e Marco Liscidini del Dipartimento di Fisica dell’Università di Pavia ha mostrato che un tipo di risuonatore microscopico di silicio, noto come micro-risuonatore ad anello, può essere usato per generare coppie di fotoni correlati quantisticamente (cosiddetti entangled). Dal momento che la tecnologia utilizzata per la fabbricazione del micro-risuonatore è la stessa usata in elettronica, l’adozione questo tipo di dispositivi potrà avvenire su larga scala.
Per ottenere questo risultato i ricercatori coinvolti hanno applicato una nuova tecnica, sviluppata presso il nostro Ateneo, che permette di caratterizzare velocemente le proprietà quantistiche della luce emessa da un dispositivo, studiandone la correlazione con fenomeni classici, che normalmente sono più intensi di decine di migliaia di volte. Questo approccio ha permesso di effettuare le misure in poche decine di minuti, anziché in diverse settimane come sarebbe stato altrimenti necessario con tecniche tradizionali. Infine i ricercatori hanno anche dimostrato che questa tecnica consente una risoluzione maggiore di cento volte rispetto a quanto precedentemente riportato in letteratura, aprendo nuovi scenari sullo studio delle proprietà quantistiche di sistemi ottici.
Questi risultati sono frutto di una collaborazione internazionale tra l’Università di Pavia in Italia, il Massachusetts Institute of Technology e il Coriant Advanced Technology Group negli USA e l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne in Svizzera.
