Circuiti fotonici integrati per l'elaborazione su larga scala di informazioni quantistiche con atomi artificiali. = Photonic integrated circuits for large-scale quantum information processing with artificial atoms

L'elaborazione delle informazioni quantistiche si avvale dei principi di sovrapposizione e intreccio in vari ambiti come reti quantistiche, informatica, metrologia e distribuzione di chiavi di comunicazione. In questo contesto, i centri di colore basati sul diamante emergono come una tecnica promettente, offrendo tempi di coerenza significativi per le operazioni quantistiche. Noti anche come atomi artificiali, questi centri di colore mostrano transizioni strette a zero fononi a temperature criogeniche. In particolare, i centri di colore del gruppo IV come SnV e SiV operano a lunghezze d'onda visibili di 620 nm e 737 nm, rispettivamente. Un obiettivo chiave è sviluppare metodi di controllo su larga scala e precisi per questi centri di colore. I Circuiti Integrati Fotonici (PIC) rappresentano una soluzione abilitante, consentendo funzionalità come l'accoppiamento della guida d'onda e la modifica della modalità di propagazione. L'uso di sfasatori attivi è cruciale, specialmente in ambienti criogenici, per realizzare operazioni quantistiche. I sistemi microelettromeccanici (MEMS) offrono vantaggi come dimensioni ridotte, basso consumo energetico e flessibilità di progettazione, rendendoli ideali per l'integrazione in PIC. Siamo particolarmente interessati ai dispositivi MEMS compatibili con ambienti criogenici per applicazioni di elaborazione quantistica. Questa tesi esplora la caratterizzazione degli elementi in circuiti integrati fotonici basati sul nitruro di silicio (SiN). Esaminiamo in particolare le perdite nelle guide d'onda SiN alla lunghezza d'onda visibile. I nostri risultati gettano le basi per l'elaborazione di informazioni quantistiche su larga scala con l'uso di centri di colore.