À medida que os novos dispositivos quânticos aumentam em tamanho e complexidade, é essencial desenvolver métodos fiáveis ​​para certificar e identificar recursos quânticos que proporcionem vantagens computacionais eficazes, a fim de definir a melhor forma de os utilizar.
Em um novo estudo, publicado na revista Progresso dos cientistas foi mostrado como certificar as diferentes propriedades quânticas de dispositivos fotônicos integrados de complexidade crescente.

O resultado é fruto de uma colaboração científica de longa data no campo da certificação quântica entre a Universidade Sapienza de Roma, o Instituto de Fotônica e Nanotecnologias do Conselho Nacional de Pesquisa de Milão (Cnr-Ifn), a Universidade Politécnica de Milão e o Laboratório Ibérico Internacional de Nanotecnologia (INL).

Os circuitos integrados ópticos programáveis ​​estão entre as principais plataformas candidatas para processamento de informações quânticas baseadas em qubit. Com efeito, permitem, por um lado, realizar experiências destinadas a verificar as propriedades fundamentais da mecânica quântica e, por outro lado, implementar dispositivos para aplicações futuras nos domínios da metrologia, da criptografia e do cálculo.

Os experimentos, liderados por Fabio Sciarrino de Sapienza e realizados no grupo Quantum Lab da Universidade, certificaram a presença de características quânticas autênticas como contextualidade e coerência em um circuito óptico integrado programável.
A metodologia seguida é a desenvolvida pela equipa teórica liderada por Ernesto Galvão do INL em Portugal.
“O uso de um chip fotônico totalmente integrado e programável melhora a precisão e consistência do processo de caracterização, proporcionando potencial para implementação desses dispositivos em aplicações práticas”, comenta Roberto Osellame, diretor de pesquisa do Cnr-Ifn.
“Nosso trabalho – acrescenta Taira Giordani, pesquisadora da Sapienza e membro da equipe do Quantum Lab – é a primeira aplicação experimental desta técnica para quantificar os recursos computacionais fornecidos pela mecânica quântica em dispositivos ópticos”.

Mas as técnicas desenvolvidas também permitiram verificar a vantagem quântica em aplicações práticas como a imagem quântica. Os sistemas de imagem, graças a certas correlações quânticas, permitem obter uma resolução que ultrapassa os limites da óptica clássica, encontrando aplicações em diversos campos da metrologia e sensores.

“Nossos resultados – conclui Fabio Sciarrino, líder do grupo do Quantum Lab em Sapienza – motivam a busca por novas técnicas para o estudo de recursos não clássicos. Esperamos que este trabalho estimule a pesquisa sobre a futura certificação de dispositivos ópticos que exploram estados quânticos de luz cada vez mais complexos.
Esta linha de investigação é apoiada pelo Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Quântica (NQSTI), financiamento italiano para investigação fundamental em tecnologias quânticas, pela ERC Advanced Grant QU-BOSS, pelo projeto Horizon Europe FoQaCiA e pela FCT – Fundação para a Ciência e Tecnologia de Portugal.

(A redação do “Le Scienze” não se responsabiliza pelo texto deste comunicado de imprensa que foi publicado na íntegra e sem modificações)