Interferenza a due fotoni sintonizzabile elettricamente tra centri vacanza di silicio distanti nel carburo di silicio di grado industriale

Abstract degli autori

Le reti quantistiche distribuite si basano su sistemi quantistici spazialmente separati e gestiti in modo indipendente, che fungono da nodi della rete e i cui fotoni emessi devono interferire con elevata visibilità per stabilire entanglement end-to-end. Per le applicazioni rilevanti per le reti è fondamentale ottenere visibilità elevate per periodi prolungati, così da ridurre il sovraccarico legato alla correzione degli errori e aumentare le velocità della rete. Qui dimostriamo sperimentalmente che i centri di colore associati a vacanze di silicio $\mathrm{V_{Si}}$ nel carburo di silicio (SiC) soddisfano questi requisiti, in particolare in una modalità adatta alla diffusione su larga scala. Integriamo centri $\mathrm{V_{Si}}$ in diversi diodi p-i-n di SiC di grado industriale, controllati mediante polarizzazione elettrica. In questo modo dimostriamo sia la sovrapposizione spettrale di 19 centri $\mathrm{V_{Si}}$ selezionati casualmente in diodi diversi, sia un restringimento spettrale prossimo al limite imposto dalla durata di vita, tipicamente al di sotto di 60 MHz. È degno di nota il fatto che questi parametri prestazionali siano stabili nel lungo periodo: per esempio, è necessario regolare nuovamente la polarizzazione del diodo p-i-n solo ogni 8,4 ore, riducendo così in modo significativo il sovraccarico sperimentale complessivo. Sfruttiamo poi questi risultati per dimostrare un’interferenza a due fotoni di alta qualità tra centri $\mathrm{V_{Si}}$ situati in due diversi apparati criogenici, separati nello spazio da due metri. In particolare, conduciamo una campagna di misurazioni della durata di 26 giorni, dimostrando un’interferenza a due fotoni con visibilità grezze all’avanguardia, pari all’82%, in linea con l’attuale stato dell’arte. Questi risultati affermano i centri $\mathrm{V_{Si}}$ nei dispositivi SiC di grado industriale come un elemento costitutivo scalabile e stabile dal punto di vista spettrale per le reti quantistiche distribuite.