La fotonica quantistica è un campo di ricerca in rapida espansione che promette di rivoluzionare il modo in cui elaboriamo e trasmettiamo le informazioni. Grazie a un recente studio condotto dall’Università Ebraica, si è compiuto un passo significativo verso la realizzazione di dispositivi fotonici quantistici pratici e utilizzabili. La ricerca ha dimostrato la possibilità di integrare sorgenti di singoli fotoni in piccoli chip che operano a temperatura ambiente, aprendo nuove prospettive per l’uso della fotonica quantistica nel calcolo quantistico e nella crittografia.
Il cuore dell’innovazione risiede nella realizzazione di un’antenna ibrida metallo-dielettrica a bersaglio, che offre un’eccezionale direzionalità dei fotoni. Questo nuovo design dell’antenna consente un’efficace re-eccitazione dei fotoni posizionando l’emettitore all’interno di un foro sublunghezza d’onda situato al centro dell’antenna. Questa configurazione permette sia la re-eccitazione diretta sia un accoppiamento frontale estremamente efficiente dell’emissione a ottiche di bassa apertura numerica o fibre ottiche.
Sorprendentemente, entrambi i tipi di dispositivi re-eccitati hanno mostrato efficienze di raccolta frontale di circa il 70% a aperture numeriche basse come 0,5. Ciò significa che è possibile utilizzare elementi ottici molto semplici e compatti e raccogliere comunque la maggior parte dei fotoni nel canale desiderato, o inviare con precisione i fotoni emessi in una fibra ottica vicina senza la necessità di ottiche di accoppiamento aggiuntive. Questo è un ingrediente fondamentale nell’integrazione di sorgenti di luce quantistica in sistemi quantistici reali. Questo processo semplificato promette di semplificare gli sforzi di integrazione futuri e accelerare la realizzazione di dispositivi fotonici quantistici pratici.
L’integrazione riuscita di sorgenti di singoli fotoni su chip minuscoli a temperatura ambiente, ottenuta attraverso l’uso innovativo di un’antenna ibrida metallo-dielettrica a bersaglio, ha applicazioni immediate nell’avanzamento della crittografia quantistica per la comunicazione sicura, nel miglioramento delle tecnologie di rilevamento e nel semplificare il processo di integrazione per dispositivi fotonici quantistici pratici. I risultati dello studio aprono le porte a applicazioni commerciali e allo sviluppo di nuovi prodotti nel campo emergente delle tecnologie quantistiche.
Boaz Lubotzky ha commentato l’importanza di questo risultato, affermando: “Superando le sfide chiave associate all’integrazione su chip di sorgenti di singoli fotoni, abbiamo aperto nuove entusiasmanti possibilità per lo sviluppo di tecnologie quantistiche avanzate”. La ricerca rappresenta un traguardo fondamentale nella creazione di dispositivi fotonici quantistici utilizzabili, segnalando una prospettiva ottimistica per la realizzazione completa delle tecnologie quantistiche, inclusi calcolo, comunicazione e rilevamento.
I risultati dello studio aprono la strada a applicazioni commerciali e allo sviluppo di nuovi prodotti nel campo in crescita delle tecnologie quantistiche. La capacità di operare a temperatura ambiente e l’integrazione su chip di piccole dimensioni sono fattori chiave che potrebbero consentire una più ampia adozione e implementazione di queste tecnologie avanzate in una varietà di settori.
