L’Università dell’Aquila ha partecipato a una ricerca internazionale di ottica non lineare e ottica quantistica che apre nuove prospettive per sorgenti di bit quantistici su chip.
Lo studio, pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature Photonics, dimostra che semiconduttori bidimensionali ingegnerizzati alla nanoscala possono essere programmati per produrre in modo efficiente bit quantistici su scale spaziali ultracompatte.
Alla ricerca ha partecipato, per conto dell’Università dell’Aquila, Andrea Marini, professore associato di Fisica teorica della materia al dipartimento di Scienze Fisiche e Chimiche (DSFC) di UnivAQ, insieme a Chiara Trovatello e Giulio Cerullo, rispettivamente assistant professor e professore ordinario al dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano; Milan Delor, Dmitri Basov, Cory Dean e P. James Schuck della Columbia University di New York City (USA); Philip Walther e Lee Rozema dell’Università di Vienna, Jiwoong Park dell’Università di Chicago (USA).
L’entanglement di fotoni è alla base di tecnologie quantistiche innovative per applicazioni nel calcolo, la crittografia e la spettroscopia, ed è tradizionalmente ottenuto tramite cristalli nonlineari con spessori millimetrici, limitando la miniaturizzazione e l’integrazione di sorgenti quantistiche nei dispositivi fotonici moderni.
Lo studio pubblicato su Nature Photonics apre nuove prospettive grazie all’uso dei dicalcogenuri di metalli di transizione, semiconduttori stratificati con proprietà ottiche nonlineari straordinarie, che consentono di superare queste limitazioni. Questa innovazione segna un avanzamento importante verso la miniaturizzazione e l’integrazione su chip di sorgenti di fotoni entangled, offrendo nuove opportunità per lo sviluppo di tecnologie quantistiche avanzate.
“In questo studio, abbiamo realizzato per la prima volta una sorgente efficiente di fotoni entangled programmabile su scala micrometrica, mille volte più sottile rispetto alle sorgenti attuali. Questo rappresenta un importante passo avanti verso la miniaturizzazione di dispositivi quantistici per la processazione dell’informazione” spiega il professor Andrea Marini, co-autore dello studio, che si è occupato della modellazione del fenomeno fisico osservato el’interpretazione dei risultati sperimentali in collaborazione con il Dr. Carino Ferrante.
Per saperne di più:
Chiara Trovatello, Carino Ferrante, Birui Yang, Josip Bajo, Benjamin Braun, Zhi Hao Peng, Xinyi Xu, Philipp K. Jenke, Andrew Ye, Milan Delor, D. N. Basov, Jiwoong Park, Philip Walther, Cory R. Dean, Lee A. Rozema, Andrea Marini, Giulio Cerullo & P. James Schuck
Quasi-phase-matched up- and down-conversion in periodically poled layered semiconductors
Nature Photonics (2025).
Lo studio online
