15 april 2024

En optisk krets som kan säkerställa säkerheten i så kallad kvantkryptografi – det var en idé som forskarna Alvaro Alarcón och Guilherme B. Xavier fick för fem år sedan. Nu har idén till slut testats i ett internationellt samarbete och resultaten kan bana väg för framtidens säkra kommunikation.

Bild på forskarna Alvaro Alarcón och Guilherme B. Xavier.
Alvaro Alarcón och Guilherme B. Xavier presenterar det fotoniska chipet som designades vid Linköpings universitet. Simon Höckerbo

Idén om att ta fram en kompakt forskningsplattform för experiment inom kvantoptik började utvecklas när Alvaro Alarcón, nu postdoktor, började sina doktorandstudier vid Institutionen för systemteknik (ISY). Idén resulterade i ett fotoniskt chip som designades vid Linköpings universitet och tillverkades i Nederländerna.

Att designa plattformen som ett chip gick relativt fort menar forskarna, men på grund av Corona-pandemin och ledtider hos den nederländska tillverkaren så har chipet inte använts vid några experiment förrän nyligen.

– Vi är väldigt glada att den här plattformen äntligen är på plats efter alla dessa år, säger Alvaro Alarcón.

Internationellt samarbete

När projektet drog i gång för fem år sedan var Laboratoriet för kvantteknologi vid Linköpings universitet relativt nystartat. Därför var det svårt att själva genomföra högkvalitativa experiment inom kvantfotonik.

Bild av fotoniskt chip.
Simon Höckerbo

Det experiment som nu har genomförts med chipet i Padova, Italien, blev nyligen publicerat i den vetenskapliga tidskriften Optica. Arbetet är ett samarbete mellan universitetet i Padova, universitetet i Sevilla och Linköpings universitet.

– Samarbetet med universitetet i Padova motiverades av den omfattande erfarenhet de har av att bygga och testa källor med sammanflätade fotoner, medan designen och testningen av chipet utfördes av oss, säger Alvaro Alarcón.

Praktisk tillämpning

Guilhereme B Xavier är forskare och avdelningschef vid avdelningen för informationskodning vid ISY. Han menar att det faktum att idén härstammar från LiU och att chipet designades här är en stor bedrift.

Bild på fotoniskt chip.
Simon Höckerbo

– Chipet innehåller en optisk krets som utför gemensamma mätoperationer på energi-tid eller tid-fack-sammanflätade fotoner, och utifrån resultaten av dessa mätningar kan vi ge certifiering av sammanflätningens kvalitet. En praktisk tillämpning är inom kvantkryptografi, där det är viktigt att certifiera att fotonerna verkligen är sammanflätade för att säkerställa säkerheten, säger Guilherme B Xavier.

Arbetet finansierades av ZENITH vid Linköpings universitet, Vetenskaprådet, QuantERA och the Wallenberg Center for Quantum Technologies (WACQT).

Experimental post-selection loophole-free time-bin and energy-time nonlocality with integrated photonics; Francesco B. L. Santagiustina, Costantino Agnesi, Alvaro Alarcón, Adán Cabello, Guilherme B. Xavier, Paolo Villoresi, and Giuseppe Vallone; Optica Vol. 11 2024; publicerad online 12 april 2024, DOI: 10.1364/OPTICA.499247

Kontakt

Mer om forskning inom kvantkryptering

Senaste nytt från LiU

CO2 skrivet på blå himmel med bokstäver av moln.

Riskfylld väg mot klimatmål för Stockholm

Stockholms mål är att år 2030 fånga in mer koldioxid än vad som släpps ut. Därför satsar staden på ny teknik vid kraftvärmeverket Värtaverket. Men det är en strategi som antagits utan tillräcklig diskussion om riskerna, konstaterar forskare vid LiU.

Professor Marie Cronqvist.

Historieprofessor på spaning efter framtidens Hesa Fredrik

Med ett intresse för det tvärvetenskapliga fält som kallas för "historical sound studies" tar Marie Cronqvist klivet från Lund till Linköping. Hon är professor i historia och ska fördjupa sig i hur larmsignalen VMA påverkar människan.

Världens första ISO-standarder för cirkulär ekonomi klara

Flera forskare från LiU har deltagit i arbetet med att ta fram världens första ISO-standarder för en cirkulär ekonomi. Målet är ett mer hållbart samhälle.