Characterization of the building blocks of an entangled photon-pair source

Over the last few years, fibre optic communication has become part of everyday life in society, offering a new, faster and more secure way to communicate. The performance of fibre communications can be improved through the use of multicore fibre, which offers a greater amount of transmitted data as the light travels in multiple cores, rather than just one. This can also be used in quantum communications, where quantum entanglement can be exploited for security purposes, such as key distribution in QKD protocols. This work aims to present the construction of a free space source of polarisation-entangled photon pairs through a generation process using a non-linear crystal, which will travel in a multicore fibre (the latter will have four cores). In addition, the procedures for obtaining a measure of the entanglement quality of a source capable of providing entangled photons in polarisation and time-bin will be presented. In particular, the procedures analysed are visibility and the Bell test, which can be used to characterise the constructed source.

Nel corso degli ultimi anni la comunicazione in fibra ottica è diventata parte della vita nella società, un nuovo modo di comunicare più veloce e sicuro. Le prestazioni delle comunicazioni in fibra possono essere migliorare tramite l'utilizzo della fibra multicore, la quale offre una maggiore quantità di dati trasmessi in quanto la luce viaggia in più cores, e non solo in uno. Ciò è utilizzabile anche nell'ambito delle comunicazioni quantistiche, dove può essere sfruttato l'entanglement quantistico per questioni di sicurezza, come ad esempio la distribuzione di chiavi nei protocolli di QKD. In questo lavoro si vuole esporre la costruzione di una sorgente free space di coppie di fotoni entangled in polarizzazione tramite un processo di generazione dato da un cristallo non lineare, i quali viaggeranno in una fibra multicore (quest'ultima sarà caratterizzata da quattro cores). Inoltre, verranno esposti le procedure per ottenere una misura della qualità dell'entanglement di una sorgente in grado di fornire fotoni entangled in polarizzazione e in time-bin. In particolare, le procedure analizzate sono la visibilità e il test di Bell, le quali possono essere utilizzate per caratterizzare la sorgente costruita.