"Fabbrica a due fotoni" cinese stabilisce un record mondiale

Un team di ricerca cinese ha raggiunto una svolta epocale nella tecnologia quantistica sviluppando una sorgente di luce entangled con una fedeltà quasi perfetta, secondo l'Università Sun Yat-sen di Guangzhou, nella Cina meridionale.

La ricerca, pubblicata online su Nature, è stata guidata da Wang Xuehua e Liu Jin, due professori della Facoltà di Fisica dell'università.

Fornirà un supporto fondamentale per lo sviluppo di tecnologie di misurazione quantistica di precisione di nuova generazione e per la costruzione di chip fotonici funzionali per l'elaborazione di informazioni quantistiche.

La previsione teorica dell'emissione spontanea di due fotoni risale agli anni '60. Tuttavia, la probabilità di generazione di questi fotoni "gemelli" era in genere molto inferiore a quella dei fotoni singoli, rendendo l'osservazione sperimentale quasi impossibile.

Nonostante i numerosi tentativi sperimentali condotti da team di ricerca internazionali negli ultimi quattro decenni, il campo non ha visto progressi sostanziali.

Recenti progressi nelle tecniche di crescita dei materiali semiconduttori e di lavorazione dei dispositivi hanno fornito un supporto essenziale per la realizzazione sperimentale di questo fenomeno.

"Abbiamo progettato una microcavità ottica di altissima qualità e controllato con precisione il processo di generazione dei fotoni su scala micro-nano", ha affermato Liu Shunfa, primo autore dell'articolo e professore associato presso l'Università Sun Yat-sen.

Questa microcavità crea un percorso dedicato per la generazione dei fotoni "gemelli", aumentando l'efficienza della radiazione a due fotoni da meno dello 0,1% a circa il 50% negli esperimenti. Questa svolta rende fattibile la preparazione di una sorgente di coppie di fotoni entangled controllabile e innescata, ha affermato Liu.

"Abbiamo essenzialmente costruito una 'fabbrica di fotoni' dedicata su scala nanometrica per la produzione di fotoni entangled", ha spiegato Liu.

La ricerca, basata su una struttura di "atomo artificiale" allo stato solido di dimensioni nanometriche, ha introdotto lo schema di emissione spontanea di due fotoni indotta dalla cavità.

Ha aperto la strada al raggiungimento di un'intensità di radiazione spontanea a due fotoni pari a quella dei livelli di un singolo fotone e ha prodotto con successo la nuova sorgente di coppie di fotoni entangled, attivata su richiesta, con una fedeltà del 99,4%.

"I risultati indicano un livello estremamente elevato di 'connessione psichica' tra i nostri fotoni entangled e dimostrano il grande potenziale di questa tecnologia per migliorare la sicurezza delle comunicazioni quantistiche, l'affidabilità del calcolo quantistico e la precisione della metrologia quantistica", ha affermato Liu.

I revisori di Nature hanno elogiato molto il lavoro, definendolo un progresso rivoluzionario nel campo della ricerca a due fotoni e sottolineando che raggiunge coppie di fotoni entangled con una fedeltà record.