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ELETTRONICA/ Comunicazioni sicure con i futuri dispositivi nanofotonici

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(Credit: Srinivasan, Davanco/NIST)  (Credit: Srinivasan, Davanco/NIST)
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Abbiamo dimostrato come sia possibile ottenere un'ottima sorgente di singoli fotoni a 1550 nm (ovvero nella terza finestra delle telecomunicazioni in fibra) a temperatura ambiente utilizzando un chip in silicio in cui sono integrate delle guide d'onda ottiche risonanti che sfruttano il fenomeno del four-wave mixing (FWM). A differenza di altre sorgenti basate sul FWM, come cristalli, guide d'onda “quasi-phase-matched” e fibre ottiche, la sorgente sviluppata ha il vantaggio di essere integrata in un semplice chip di silicio e quindi è compatibile con l'attuale tecnologia elettronica ed è facilmente scalabile. Pompando il chip con un luce impulsata a 1550 nm, il meccanismo di FWM permette la generazione di singole coppie di fotoni a 1530 nm (detto heralded) e 1570 nm (detto heralding). Si è poi misurato il grado di coerenza del secondo ordine mediante la tecnica di Hanbury-Brown and Twiss photon correlation.

Questi esperimenti sono stati realizzati con un elevato grado di accuratezza grazie alle ottime prestazioni dei rivelatori di singoli fotoni (SPAD, Single-Photon Avalanche Diode) in InGaAs/InP (cioè Arseniuro di Gallio e Indio/Fosfuro di Indio) che sono stati progettati e realizzati da me insieme a Franco Zappa, Andrea Bahgat Shehata, Adriano Della Frera e Carmelo Scarcella presso il Dipartimento di Elettronica e Informazione del Politecnico di Milano.

 

Quali saranno i prossimi passi e quale il goal più atteso?

 

Il nostro lavoro è un passo avanti verso la realizzazione di dispositivi quantici nanofotonici che integrano sorgenti di singoli fotoni, circuiti quantistici a guida d'onda e rivelatori di singoli fotoni in un'unica piattaforma in silicio. Per questo scopo e per lo sviluppo di altre piattaforme integrate per la simulazione di fenomeni quantistici, il Dipartimento di Elettronica e Informazione del Politecnico di Milano sta lavorando su rivelatori di singoli fotoni (SPAD) sia per il visibile (400 nm - 800 nm) che per il vicino infrarosso (800 nm - 1700 nm) con tecnologie in silicio e InGaAs/InP. Attualmente sono disponibili le prime matrici di SPAD in silicio e singoli pixel di SPAD in InGaAs/InP, mentre si stanno sviluppando matrici di SPAD in silicio di dimensioni maggiori e le prime matrici di SPAD in InGaAs/InP.



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