Arhitectura viitorului în fotonica cuantică – prelegere de excepție cu prof. Roberto Morandotti

Comunitatea academică a Universității Tehnice a Moldovei și, implicit, a Facultății Electronică și Telecomunicații,  a avut ocazia deosebită de a-l găzdui, pe 15 decembrie, în sala Magna Hall, pe prof. Roberto MORANDOTTI de la National Institute of Scientific Research – Energy, Materials and Telecommunications (INRS-EMT), Canada. Organizat de FET-UTM, evenimentul a fost deschis de către dr., lect. univ. Andrei DOROGAN, care a subliniat importanța accesului la cercetarea de vârf pentru studenți și cadrele didactice.

Prof. Morandotti, unul dintre cei mai influenți cercetători din lume în fotonica integrată, optica cuantică și tehnologiile cuantice compatibile cu infrastructura de telecomunicații, a sosit la Chișinău cu un palmares impresionant – laureat al premiilor NSERC Synergy (2019), Prix Marie-Victorin (2022) și Prix Urgel-Archambault (2023). Recent, excelența sa în domeniu a fost reconfirmată prin acordarea prestigiosului IEEE Photonics Society Quantum Electronics Award (2025), pentru pionierat în generarea entanglement-ului și procesarea stărilor cuantice complexe în dispozitive și sisteme fotonice.

Susținută în limba engleză, prelegerea științifică „Photonics Quantum Processing using Frequency and Time” a trezit interesul unui public numeros – studenți și ingineri IT, cadre didactice și cercetători experimentați, care s-au declarat profund impresionați de modul în care fotonica reconfigurează procesarea și transmiterea informației cuantice, utilizând resurse fundamentale precum frecvența și timpul.

În cadrul prezentării sale, prof. Morandotti a expus evoluțiile recente obținute de echipa sa, punând un accent deosebit pe codarea time-bin (time-bin encoding) și interferometria stabilă, esențiale pentru arhitecturi cuantice scalabile și robuste. D-sa a explicat că fotonica oferă un cadru natural pentru informația cuantică datorită stabilității fotonilor și compatibilității acestora cu rețelele de fibră optică existente.

Profesorul Morandotti a evidențiat că fotonii oferă multiple grade de libertate – timp, frecvență, moduri spațiale sau moment unghiular orbital. Acestea permit realizarea de qudiți (stări cuantice la scară largă), care depășesc limitările clasice ale qubiților binari. Qudiții oferă avantaje distincte: o capacitate de stocare a informației mult mai mare, rezistență sporită la zgomot și o securitate consolidată, elemente critice pentru viitoarele rețele de comunicații cuantice sigure.

Un accent special a fost pus pe codificarea temporală, unde informația cuantică este codificată în timpul de sosire al fotonului. Această abordare s-a dovedit a fi extrem de stabilă atât pentru fotonica integrată pe cip, cât și pentru rețelele de telecomunicații pe distanțe lungi.

În cadrul prelegerii, prof. Morandotti a prezentat o serie de realizări experimentale de referință. Una dintre platformele dezvoltate de echipa sa combină o cascadă de interferometre integrate on-chip cu un ghid de undă spiralat integrat. Această arhitectură a permis generarea de qudiți entangled în banda C de telecomunicații.

Pe baza acestui sistem, echipa a realizat primul protocol de distribuție a cheilor cuantice (QKD) bazat pe entanglement și qudiți, extins cu succes pe o legătură de fibră optică de 60 km. Ratele cheilor secrete obținute, de ordinul kilobiților pe secundă, au depășit semnificativ performanțele protocoalelor convenționale.

Într-o formă complementară de lucru, grupul a prezentat dezvoltarea unui interferometru cu buclă cuplată complet integrat în fibră, asociat cu ghiduri de undă din niobat de litiu polarizat periodic. Această platformă a creat o rețea fotonică temporală sintetică, permițând controlul precis al mersurilor cuantice – quantum walks și observarea interferenței cuantice fără necesitatea post-selecției datelor.

În partea finală a prelegerii, prof. Morandotti a conturat direcțiile majore: rețele cuantice distribuite, computere cuantice fotonice hibride și platforme avansate de metrologie cuantică.

„În viitor este posibil să avem un calculator cu capabilități atât cuantice, cât și clasice. Partea cuantică ar fi folosită doar pentru a rezolva probleme specifice care sunt dificile pentru calculatoarele clasice”, a menționat d-sa, subliniind complementaritatea dintre cele două lumi.

Prelegerea a oferit comunității academice a UTM o perspectivă profundă asupra fotonicii ca tehnologie-cheie. Prin acest eveniment, UTM a oferit studenților și specialiștilor un contact direct cu inovația care va defini securitatea digitală și puterea de calcul a deceniului următor.