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. Fotograf: 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.
Fotograf: 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.
Fotograf: 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

Nätverk för att mäta enighet bland forskare växer

2023 gick LiU med i ett världsomspännande försöksprojekt för att mäta hur eniga forskare är i brännande vetenskapliga frågor. Efter ett lyckat test har antalet lärosäten som anmält intresse mer än fördubblats. Samtidigt har projektet sina kritiker.

Jonatan Forslund och Emma Lundberg står vid ett bord och tittar på materialprover.

Hundratals material – i ett och samma rum

I Linköpings universitets eget materialbibliotek finns möjlighet att lära sig mer om olika material, dess egenskaper – och hur de känns. Med över 1500 prover samlade i ett och samma rum ger det LiU:s studenter en stor fördel.

Manlig person på stadsgata.

Förmånsbilar leder till fler och större fordon

När bensinpriset skjuter i höjden så är det medelinkomsttagare som först ändrar beteende. Det visar en landsomfattande studie vid LiU och VTI. Forskning visar även att skatterabatten på förmånsbilar leder till ökat bilinnehav samt större bilar.