Piattaforma spErimentale Per le tEcnologie quantistiche

Abstract

L’INFN ha finanziato con oltre un milione di euro un progetto di ricerca bandiera (QUANTEP) volto ad acquisire competenze nel campo della fotonica integrata su Silicio e che in particolare prevede di utilizzare questa tecnologia per progettare, produrre, validare e caratterizzare un circuito ottico integrato, il Controlled NOT (C‐NOT), che costituisce il mattone fondamentale per lo sviluppo di algoritmi di quantum computing (QC). La fotonica su silicio è una delle tecnologie più promettenti nel panorama delle tecnologie fotoniche grazie al fatto che il silicio, comunemente utilizzato per lo sviluppo di circuiti integrati CMOS, è trasparente nella regione infrarossa, in particolare intorno a 1550 nm cioè la regione utilizzata nel mondo delle telecomunicazioni veloci. Per questo recentemente la ricerca in questo settore si è indirizzata verso l’uso delle consolidate tecniche per lo sviluppo di circuiti integrati elettronici per produrre circuiti integrati ottici o elettro‐ottici per integrare in uno spazio micrometrico i principali componenti ottici lineari (splitter, accoppiatori, interferometri, polarizzatori…). Grazie a questa tecnologia è quindi possibile integrare le funzioni di interi banchi ottici in millimetri quadrati di silicio, con risparmio volumetrico, economico e funzionale, in quanto si superano anche i problemi di instabilità dei sistemi ottici in aria. Tutti questi vantaggi sono di assoluto interesse anche per il mondo del QC in quanto è stato dimostrato che è possibile realizzare sistemi per QC tramite il solo uso di componenti ottici lineari [Knill et al, Nature volume 409, (2001) 46]. Infatti questo è oggi un attualissimo campo di ricerca che vede impegnati a livello mondiale sia prestigiosi centri di ricerca che numerose ditte private come Rigetti, Google e IBM determinate a diventare leader del settore. Il tessuto industriale Toscano ha da anni investito risorse importanti nel campo della fotonica, facendo della regione un punto di eccellenza a livello nazionale; ma la fotonica integrata è ancora relegata agli ambienti di ricerca, nonostante le notevoli prospettive di mercato. Gli scopi principali di questo progetto sono quindi di acquisire le necessarie competenze nella progettazione di fotonica integrata, applicare tali competenze allo sviluppo di circuiti per QC e trasferirle ad aziende toscane, ed in particolare ad una ditta giovane ed in espansione, facilitandone la crescita competitiva nei mercati nazionali ed internazionali.