UNIversal DETector for quantum light
Responsabile Locale: Andrea Salamon; Responsabile Nazionale: Mirko Lobino (TIFPA).
La fotonica è una delle piattaforme più promettenti per la scienza dell’informazione quantistica (QIS) e per le nuove tecnologie dell’informazione e della comunicazione di tipo disruptive.
La generazione, manipolazione e misura degli stati quantistici della luce sono le funzionalità chiave per la QIS fotonica, ma per poter essere applicate nel mondo reale devono essere realizzate su una piattaforma robusta e scalabile. L’ottica integrata soddisfa questi requisiti, poiché consente di integrare sorgenti di luce non classica, circuiti a guide d’onda riconfigurabili e rivelatori.
In questo progetto svilupperemo un innovativo rivelatore ibrido, capace di misurare sia il numero di fotoni che la quadratura di uno stato ottico, su una piattaforma integrata. Il rivelatore sarà realizzato utilizzando Superconducting Nanowire Single Photon Detectors (SNSPDs) su guide d’onda SiN caricate a striscia, su un substrato di niobato di litio a film sottile. Questa tecnologia offre efficienze di rivelazione fino al 98% alla lunghezza d’onda delle telecomunicazioni, frequenze di conteggio fino a GHz, jitter temporale di 5 ps e basso tasso di conteggi spuri.
Sfrutteremo la scalabilità di questa piattaforma realizzando rivelatori con risoluzione del numero di fotoni (PNR) attraverso multiplexing spaziale di un gran numero di rivelatori a singolo fotone debolmente interagenti, accoppiati al campo evanescente della stessa guida d’onda. Con questo schema, saremo in grado di rivelare fino a 20 fotoni, con un’efficienza complessiva superiore al 90%. Integreremo i rivelatori PNR con un accoppiatore direzionale e misureremo il numero di fotoni o la quadratura tramite rivelazione omodina debole. Questi sono i due tipi fondamentali di misura nei protocolli fotonici.
