Microcomb quantistico basato su chip crea entanglement tra campi ottici

I ricercatori hanno sviluppato un minuscolo pettine a frequenza ottica, o microcomb, che utilizza la compressione a due modalità per creare un entanglement incondizionato tra campi ottici continui

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I ricercatori hanno sviluppato un minuscolo pettine a frequenza ottica, o microcomb, che utilizza la compressione a due modalità per creare un entanglement incondizionato tra campi ottici continui. Il dispositivo basato su chip in miniatura pone le basi per la produzione di massa di pettini di frequenza quantistica deterministici che potrebbero essere utilizzati per l’informatica quantistica, la metrologia quantistica e il rilevamento quantistico.

Il nuovo microcomb progettato per protocolli di informazione quantistica

Zijiao Yang dell’Università della Virginia, USA, presenterà la ricerca al meeting all-virtual Frontiers in Optics + Laser Science Conference (FiO LS), dal 01 al 04 novembre 2021. La presentazione di Yang è prevista per martedì 02 novembre alle 08:30 EDT (UTC – 04:00).

Il nuovo microcomb è progettato per protocolli di informazione quantistica basati su stati entangled a variabile continua che generano stati entangled, o qumode, per interi campi ottici anziché singoli fotoni. C’è un grande interesse in questo protocollo perché, a differenza dei metodi basati su qubit, non sono richiesti singoli fotoni o speciali modulazioni ottiche.

“A differenza degli approcci qubit, gli approcci a variabile continua consentono di aumentare il numero di qumode entangled in uno stato quantico attraverso la frequenza, il tempo o il multiplexing spaziale senza la necessità della memoria quantistica o delle strategie di ripetizione fino al successo”, ha affermato Yang. “Il nostro nuovo microcomb potrebbe fornire una piattaforma fisica scalabile per il calcolo quantistico a variabile continua”.

Il nuovo microcomb quantistico è generato in un microrisonatore a cuneo di silice di 3 millimetri di diametro con una gamma spettrale libera di 22 GHz su un chip di silicio con una fibra rastremata monomodale utilizzata come guida d’onda di accoppiamento. Utilizza la compressione a due modalità per creare un entanglement incondizionato tra campi ottici continui.



Per testare il nuovo dispositivo, i ricercatori hanno misurato 20 coppie qumode create dal nuovo microcomb. Hanno scoperto che i qumode mostravano una spremitura grezza massima di 1,6 dB e una compressione antischiacciamento massima di 6,5 dB. La compressione grezza è principalmente limitata dall’efficienza di fuga dalla cavità dell’83%, dalla perdita ottica di 1,7 dB e dall’efficienza quantica del fotodiodo di circa l’89%. I ricercatori riportano un’efficienza totale dopo la fibra affusolata del 60%. Le misurazioni di compressione forniscono prove convincenti per le correlazioni quantistiche tra i qumode, ma il livello di compressione deve essere ulteriormente aumentato per le applicazioni di elaborazione delle informazioni quantistiche.

I ricercatori affermano che la compressione grezza potrebbe essere migliorata riducendo le perdite del sistema, migliorando l’efficienza quantistica del fotodiodo e ottenendo una maggiore efficienza di fuga della guida d’onda del risonatore.

Informazioni su FiO LS

Frontiers in Optics (FiO), l’incontro annuale di Optica (ex OSA) viene presentato con Laser Science, l’incontro annuale dell’American Physical Society, Division of Laser Science (APS-DLS). I due incontri uniscono le comunità Optica e APS per qualità, presentazioni all’avanguardia, relatori invitati molto richiesti e una varietà di eventi speciali che abbracciano un’ampia gamma di argomenti in ottica e fotonica attraverso le discipline della fisica, della biologia e della chimica. La mostra presenta le principali aziende di ottica e fotonica e prodotti tecnologici. Maggiori informazioni su  www.FrontiersinOptics.com.  

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