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QUASIX: Sorgente integrata di singoli fotoni in silicio per comunicazioni quantistiche nello spazio

  • Categoria di progetto Altri progetti di ricerca nazionale
  • Durata dal 03.02.2020 al 02.06.2022
  • Laboratorio/Centro di ricerca Istituto TeCIP InReTe Laboratory
  • Finanziamento atteso €48 020
  • Costo complessivo €73 888
  • Partner di progetto Politecnico di MILANO
  • Partner di progetto Università di Padova
  • Principal investigator Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del CNR
  • Responsabili scientifici Enrico Forestieri
  • Ruolo della Scuola Partner
  • Sponsor Agenzia Spaziale Italiana

Quasix si propone di progettare, fabbricare e validare a livello sperimentale il prototipo di una sorgente integrata basata su silicio per una nuova generazione di emettitori di singoli fotoni per comunicazioni quantistiche, qualificandosi come una tecnologia radicalmente innovativa e abilitante. La sorgente sarà infatti realizzata con una tecnologia di fotonica integrata su silicio (silicon photonics) con controllo elettronico dell'emissione ottica e funzionante a temperatura ambiente.

Il progetto mira a dimostrare la fattibilità di un sistema di distribuzione di chiavi quantistico (QKD) nelle reti su fibra ottica in presenza di canali classici.

Verrà preso in considerazione un sistema QKD basato su protocolli a variabili continue. Questo tipo di protocolli si basa sulla modulazione di stati quantistici coerenti. 

Le soluzioni basate sulla rivelazione coerente omodina od eterodina saranno analizzate per determinare la migliore configurazione allorquando l'oscillatore locale (LO) è generato da un laser al ricevitore invece di essere trasmesso insieme al segnale quantistico. A tal fine, saranno investigate tecniche di elaborazione del segnale in grado di tenere conto del rumore di fase dei laser e della deriva frequenziale del laser oscillatore locale. 

L'impatto dei canali classici su quello quantistico sarà quantificato e possibilmente mitigato da adeguate azioni correttive.

I sistemi crittografici pratici basati su tecniche incondizionatamente sicure, come quelli sfruttati in QKD, svolgono un ruolo chiave nell'evoluzione verso una società completamente connessa in cui 5G, Internet delle Cose, e Industria 4.0 rappresentano solo paradigmi e concetti preliminari.