Il diamante per le reti quantistiche del futuro

Le reti quantistiche rappresentano il futuro della computazione avanzata e della sicurezza delle comunicazioni. Tuttavia, per realizzare tali reti, è necessario sviluppare dispositivi che possano manipolare e controllare l’informazione quantistica. In particolare, la capacità di modificare la luce a livello di singolo fotone è un requisito fondamentale.

Un gruppo di ricercatori dell’Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-IFN) di Milano, in collaborazione con l’Università di Ulma, ha sviluppato un metodo innovativo ed ibrido per realizzare circuiti fotonici utilizzando il diamante. Questo passo è essenziale per sviluppare bit quantistici (qubit), l’elemento base dell’informazione quantistica.

Il diamante è un candidato promettente per le tecnologie quantistiche perché presenta difetti reticolari ingegnerizzabili, noti come centri di colore, che possono essere utilizzati come qubit. Il team italiano ha dimostrato che è possibile collocare con precisione qubit basati su centri silicio-vacanza all’interno di circuiti fotonici formati mediante laser in diamante.

La tecnica utilizzata dal team di ricerca è basata sull’utilizzo di laser a femtosecondi che creano connessioni fotoniche nel diamante, i mattoncini fondamentali necessari per il calcolo quantistico. La nuova tecnica ha permesso di sviluppare un chip integrato in diamante in grado di ingegnerizzare la luce a livello di singolo fotone.

Il prossimo passo sarà fabbricare un circuito fotonico tridimensionale per rendere possibili sistemi per il calcolo quantistico di prossima generazione in diamante, tali da consentire l’elaborazione di una quantità notevole di dati contemporaneamente, con estrema velocità.

Questa nuova scoperta ha grande rilevanza per il futuro sviluppo di tecnologie quantistiche all’avanguardia. È stata resa possibile grazie al programma Marie Skłodowska-Curie Innovative Training Networks (ITN), un finanziamento europeo che permette la formazione di 13 promettenti studenti di dottorato in laboratori europei, sia universitari che industriali, in campi interdisciplinari.