Pubblicato su PRX QUANTUM e segnalato da Physics Magazine<\/em> dell’American Physical Society, il lavoro apre scenari inediti per le tecnologie quantistiche.<\/p>\n L\u2019entanglement quantistico \u2014 un legame profondo tra particelle, inspiegabile secondo la fisica classica \u2014 \u00e8 alla base della prossima rivoluzione tecnologica nei campi della comunicazione, della computazione e della metrologia. Finora, la produzione controllata di coppie di fotoni entangled era principalmente confinata all\u2019ambito ottico. Il nuovo studio propone invece di sfruttare le cosiddette coppie di Cooper<\/em> \u2014 coppie di elettroni entangled nei superconduttori \u2014 per generare entanglement tra fotoni a microonde.<\/p>\n Il cuore della proposta \u00e8 un dispositivo nanometrico che unisce superconduttori, punti quantici e circuiti fotonici: una vera architettura ibrida integrabile su chip. Utilizzando splitter di coppie di Cooper basati su doppi punti quantici, il sistema separa una coppia di elettroni in due canali distinti, inducendo l\u2019emissione simultanea di due fotoni entangled in frequenza.<\/p>\n Per capire meglio l\u2019importanza di questo studio, i giornalisti di Physics Magazine hanno posto alcune domande a Gianluca Rastelli, ricercatore del CNR-INO, che riportiamo in parte di seguito.<\/p>\n Cosa ha motivato questo studio?<\/strong><\/p>\n L’entanglement \u00e8 un legame speciale tra parti di un sistema quantistico ed \u00e8 essenziale per molte tecnologie quantistiche. Trasferire questa connessione tra oggetti diversi, come elettroni e fotoni, \u00e8 cruciale per sviluppare dispositivi quantistici.<\/p>\n Voi proponete un metodo per generare coppie entangled di fotoni nel microonde a partire da coppie di Cooper. \u00c8 corretto?<\/strong><\/p>\n S\u00ec, \u00e8 corretto. Il nostro lavoro si basa su due concetti chiave:<\/p>\n Qual \u00e8, secondo voi, il principale avanzamento presentato nel vostro articolo?<\/strong><\/p>\n Finora non \u00e8 stato possibile osservare direttamente l\u2019entanglement di una singola coppia di Cooper di un condensato BCS. Il nostro schema mira a superare questa sfida, offrendo un modo per accedere a questo aspetto fondamentale della superconduttivit\u00e0. Rispetto a schemi teorici del passato, basati su misure complesse di trasporto di carica o spin, il nostro schema \u00a0trasferisce l\u2019entanglement dagli elettroni ai fotoni, per i quali esistono tecniche affidabili di rilevamento. Inoltre, la proposta potrebbe offrire un nuovo strumento per esplorare stati quantistici pi\u00f9 complessi, come quelli presenti nella superconduttivit\u00e0 topologica o non convenzionale, dove l\u2019entanglement elettronico assume forme diverse.\u00a0<\/strong><\/p>\n Perch\u00e9 tu e il team siete entusiasti dei vostri risultati? E \u200b\u200bcome pensate che verranno utilizzati dagli altri?<\/strong><\/p>\n Il nostro approccio integra componenti avanzate di sistemi quantistici nanometrici, unendo nanocontatti superconduttori, punti quantici a semiconduttore e dispositivi a microonde. C’\u00e8 qualcos’altro che ritieni importante sapere sul lavoro?<\/strong><\/p>\n Oltre a presentare la nostra proposta, offriamo una panoramica sulle ricerche attive nei nanocircuiti quantistici ibridi (semiconduttori-superconduttori) e sulla fotonica quantistica a microonde. Discutiamo alcune delle principali sfide aperte e il potenziale di questi sistemi per future applicazioni quantistiche.<\/p>\n Questo approccio potrebbe rendere possibile, per la prima volta, la verifica sperimentale dell\u2019entanglement in una singola coppia di Cooper, un obiettivo finora inaccessibile per la comunit\u00e0 scientifica.<\/p>\n Il lavoro sviluppa una proposta teorica nata dalla stretta collaborazione tra due teorici \u2013 Gianluca Rastelli (CNR-INO) e Michele Governale (Victoria University of Wellington, New Zealand) – e due sperimentali \u2013 Pasquale Scarlino (EPFL, Losanna, CH) e Christian Sch\u00f6nenberger (University of Basel, CH).<\/p>\n L\u2019importanza di questo lavoro risiede anche nella sua visione a lungo termine: portare la fotonica quantistica nel regime delle microonde al livello di maturit\u00e0 raggiunto da quella ottica. Questo permetterebbe lo sviluppo di nuove architetture di calcolo quantistico, di sensori ultra-sensibili e di reti di comunicazione sicura completamente integrabili su chip.<\/p>\n Per approfondire:<\/strong><\/p>\n https:\/\/journals.aps.org\/prxquantum\/abstract\/10.1103\/PRXQuantum.6.020339<\/a><\/p>\n\n
\nAbbiamo individuato possibili criticit\u00e0 e rischi, e mostrato che superarli richiede tecniche di nanofabbricazione all\u2019avanguardia. Crediamo che questo lavoro apra la strada a futuri studi sperimentali su questa architettura ibrida.<\/p>\n