Abstract: Il presente progetto intende investigare a fondo la possibilità di utilizzare la “forma” spettrale e temporale di singoli fotoni, le particelle elementari del campo elettromagnetico, per estendere le applicazioni delle proprietà quantistiche della luce verso nuove tecnologie (come previsto nella prossima Flagship Europea su questo tema). Infatti, sebbene singoli fotoni si siano già dimostrati ottimi portatori di informazione quantistica, capaci cioè di trasmetterla in modo accurato e fondamentalmente immune ad ogni intercettazione anche su lunghe distanze, essi hanno ancora capacità limitate ad un “alfabeto” binario (basato sui cosiddetti “qubit”) e una scarsa interazione con la materia, il che rende difficile processare e memorizzare efficacemente tale informazione. Attraverso la manipolazione della loro forma spettro-temporale, ci proponiamo in primo luogo di accedere ad un “alfabeto” molto più ampio di possibili stati su cui immagazzinare l’informazione quantistica, passando dai qubit ai cosiddetti “qudit”, dalle capacità enormemente maggiori. In aggiunta a ciò, tale possibilità di consentirà di accoppiarli al meglio con sistemi atomici per la realizzazione di memorie e ripetitori quantistici. Entrambi i principali filoni di ricerca sono quindi indirizzati alla verifica della possibilità di scrivere informazione quantistica nella forma (temporale o spettrale) di singoli fotoni e di trasmetterla, immagazzinarla, e infine decodificarla in modo efficiente. Si tratta di una linea di ricerca estremamente innovativa rispetto alle principali tendenze attuali nel campo e promette di aprire nuove strade per le applicazioni delle tecnologie quantistiche. Il progetto si inserisce nella linea tematica 9 “Le frontiere della chimica e della fisica: contiguità con le applicazioni” ed estende le attività del progetto Europeo ERA-Net CHIST-ERA “QSCALE – Quantum technologies for extending the range of quantum communications” e del Premiale MIUR “Oltre i limiti classici di misura”.
Esperimenti/Studi INO correlati:
Quantum light state engineering
Risultati scientifici:
1) Conditional Hybrid Nonclassicality2) Experimental quantum tomography of a homodyne detector3) Measurement-Induced Strong Kerr Nonlinearity for Weak Quantum States of Light4) Quantum Light State Engineering and Entanglement Generation by Multimode Photon Addition5) Entangling Macroscopic Light States by Delocalized Photon Addition6) Experimental Certification of Nonclassicality via Phase-Space Inequalities
