Integrirana fotonika za kvantne aplikacije

Integrated photonics for quantum applications


Janez Krč, Andraž Debevc, Miloš Ljubotina in Marko Topič
Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, Laboratorij za fotovoltaiko in optoelektroniko


POVZETEK - Integrirana fotonska vezja (PIC) se dandanes uporabljajo že v mnogih sodobnih aplikacijah, med njimi v optičnih komunikacijah, senzoriki in procesiranju signalov. Svetlobo oziroma fotone lahko koristno uporabimo tudi na področju kvantnih aplikacij. V našem prispevku bomo osvetlili usmeritve in predstavili nekatere izhodiščne rezultate projekta »uTP4Q« iz razpisa QuantERA, kjer si partnerji prizadevamo za izvedbo heterogene integracije izbranih gradnikov kvantne fotonike (enofotonski viri, modulatorji, enofotonski fotodetektorji, sklopni, povezovalni in ostali pasivni gradniki) v kvantno fotonsko integrirano vezje (QPIC). Posamezni gradniki bodo izdelani na različnih fotonskih platformah (indij-galij-arzenidni, litij-niobatni, superprevodne nanožičke) in s postopkom mikroprenosnega tiska nameščeni na skupno, nizkoizgubno platformo na osnovi SiN. Poskus končnega QPIC-a gre v smeri zagotavljanja funkcionalnosti od naprave neodvisne kvantne distribucije ključev (DI-QKD) za varne komunikacije.

ABSTRACT - Photonic integrated circuits (PICs) are already used in many modern applications, including optical communications, sensors and signal processing. Light, or photons, can also be usefully used in the field of quantum applications. In our paper, we cover the directions and present some of the initial results of the "uTP4Q" project from the QuantERA tender, where our partners strive to implement the heterogeneous integration of selected quantum photonic building blocks (single-photon sources, modulators, single-photon photodetectors, coupling, connecting and other passive building blocks) into a quantum photonic integrated circuit (QPIC). The individual building blocks will be fabricated on different photonic platforms (indium-gallium-arsenide, lithium-niobate, superconducting nanowires) and placed on a common, low-loss SiN-based platform using a microtransfer printing process. The final QPIC experiment goes towards providing device-independent quantum key distribution (DI-QKD) functionality for secure communications.