The Signal
Una cavità di silicio registra 1,29 milioni di conteggi di fotoni al secondo
Una sorgente basata sul silicio ha prodotto singoli fotoni nel vicino infrarosso a 1217 nanometri, con un tasso di conteggio in saturazione di 1,29 milioni al secondo. Lo studio riporta misurazioni separate dell’antibunching e della purezza
Quantum.world Team · Scritto con l’IA · verificato ·
«Presentiamo una sorgente di singoli fotoni interamente in silicio, a una lunghezza d’onda di 1217 nm, realizzata mediante il posizionamento su scala nanometrica di un singolo centro W in una cavità a reticolo di Bragg circolare».
Scrivono gli autori dell’articolo pubblicato su Nature Communications, tra cui Baptiste Lefaucher e Yoann Baron:
Un gruppo di ricercatori di istituzioni di Grenoble e Montpellier presenta una sorgente basata sul silicio che produce singoli fotoni nel vicino infrarosso a 1217 nanometri. Lo studio, sottoposto a revisione paritaria, è stato pubblicato su Nature Communications il 28 ottobre 2026. L’approccio centrale consiste nel posizionare un singolo centro W, un centro di colore nel silicio, in un sito su scala nanometrica associato a una cavità a reticolo di Bragg circolare, accordata sulla linea a zero fononi del centro.
L’articolo descrive una sorgente interamente in silicio, affrontando la sfida di integrare emettitori di singoli fotoni nella fotonica del silicio nel vicino infrarosso. Un preprint correlato dello stesso gruppo di ricerca descrive la creazione del centro W mediante impiantazione di ioni di silicio in un sito definito da un nanoforo, seguita dalla fabbricazione della cavità a reticolo di Bragg circolare in quel punto. Nell’abstract dell’articolo pubblicato, gli autori affermano che la lunghezza d’onda di emissione corrisponde alla linea a zero fononi del centro W, che la cavità amplifica. L’emissione a 1217 nanometri riportata è quindi legata sia alla transizione ottica dell’emettitore sia alla progettazione della cavità.
Tasso di conteggio e purezza provengono da test diversi
In condizioni di eccitazione continua con energia superiore al gap, la sorgente raggiunge un tasso di conteggio dei fotoni in saturazione di 1,29 milioni di conteggi al secondo. Lo stesso regime operativo mostra un marcato antibunching dei fotoni, con un valore di correlazione del secondo ordine, g(2)(0), pari a 0,06 ± 0,02. L’antibunching indica che l’emissione è dominata da singoli fotoni anziché da coppie simultanee; il valore riportato è una misura di questo comportamento, non un conteggio dei fotoni generati all’interno del dispositivo.
I ricercatori hanno anche esaminato l’emissione attivata su comando in condizioni di debole eccitazione pulsata, riportando una purezza dei singoli fotoni del 93 ± 2%. Questi dati descrivono condizioni operative distinte: il tasso di un milione di conteggi deriva dal pompaggio continuo in saturazione, mentre il risultato sulla purezza deriva da un debole pompaggio pulsato. Non vanno interpretati come un’unica misura combinata delle prestazioni. Il tasso di conteggio descrive la luminosità rilevata in una specifica condizione di eccitazione, mentre la purezza indica quanto spesso, nella misurazione, l’emissione si comporta come quella di una sorgente di singoli fotoni.
Il ripompaggio limita la purezza in saturazione
Gli autori riportano un deterioramento della purezza in saturazione dovuto a processi di ripompaggio. Secondo loro, schemi di eccitazione selettiva potrebbero attenuare l’effetto in futuro; l’articolo presenta questa possibilità come un approccio da esplorare, non come una soluzione già dimostrata. Questa limitazione è rilevante quando si confronta il risultato di elevata luminosità ottenuto in regime continuo e in saturazione con la purezza misurata usando impulsi deboli: il comportamento della sorgente cambia a seconda del regime di eccitazione.
Lo studio presenta un centro di colore posizionato e una cavità che operano insieme nel silicio, con luminosità, antibunching ed emissione attivata su comando valutati attraverso test distinti. L’abstract inquadra i risultati come un passo verso sorgenti su richiesta di singoli fotoni indistinguibili nella fotonica del silicio, senza presentare l’indistinguibilità come un risultato dimostrato. I benchmark riportati nell’abstract sono l’emissione a 1217 nanometri, un tasso in saturazione di 1,29 milioni di conteggi al secondo con un valore g(2)(0) di 0,06 ± 0,02 in condizioni di eccitazione continua con energia superiore al gap e una purezza del 93 ± 2% in condizioni di debole eccitazione pulsata.