Os pesquisadores demonstraram o primeiro diodo quântico emissor de luz (LED) que emite fótons únicos e pares de fótons emaranhados com um comprimento de onda de cerca de 1550 nm, que fica dentro da janela padrão de telecomunicações. Espera-se que uma fonte de fóton único que opere neste comprimento de onda sirva como um componente-chave em futuras redes quânticas, sistemas de comunicação quântica de longa distância, dispositivos de criptografia quântica, e outros aplicativos.

Os pesquisadores, Tina Müller et al., na Toshiba Research Europe Limited, a Universidade de Sheffield, e a Universidade de Cambridge, publicaram um artigo sobre a nova fonte de luz quântica em uma edição recente da Nature Communications .

"Pela primeira vez, dispositivos quânticos podem atender aos requisitos fundamentais de sistemas de distribuição quântica e comunicação quântica de última geração, "Müller disse Phys.org .

A capacidade de emitir fótons únicos e pares de fótons emaranhados na janela de telecomunicações tem sido uma meta no campo da óptica quântica há muito tempo. Embora exista uma variedade de fontes de luz diferentes que podem emitir fótons únicos e emaranhados (de átomos individuais a centros de cor no diamante), até agora, eles foram amplamente limitados a comprimentos de onda mais curtos que são inadequados para aplicações de rede quântica.

No novo estudo, os pesquisadores fabricaram dispositivos de pontos quânticos emissores de luz baseados em fosfeto de índio, um material que é usado atualmente em lasers de pontos quânticos para gerar luz laser com comprimento de onda de 1550 nm. Para permitir que este material emita fótons únicos e pares de fótons emaranhados neste comprimento de onda, os pesquisadores usaram um método de crescimento chamado epitaxia de fase de vapor metalorgânico para cultivar gotículas de pontos quânticos de fosfeto de índio individuais ", "que formam a base para os LEDs quânticos.

Outra vantagem dos novos LEDs quânticos é que eles podem operar em temperaturas de até 93 K, que é significativamente mais alta do que as temperaturas de operação de outras fontes de luz quântica. Uma temperatura operacional mais alta permite uma integração mais fácil com os dispositivos existentes, e os pesquisadores esperam que a temperatura operacional dos novos dispositivos possa ser melhorada ainda mais com algumas modificações.

Daqui para frente, os pesquisadores prevêem que os novos LEDs quânticos terão um impacto significativo no desenvolvimento da tecnologia de rede quântica, incluindo a internet quântica. Por exemplo, os dispositivos podem ser integrados com relés quânticos e repetidores para estender o alcance das redes quânticas. Os pesquisadores também esperam que as fontes de luz quântica possam operar em modo pulsado quando integradas com componentes eletrônicos de radiofrequência. Os próximos passos serão fazer melhorias para realizar essas aplicações.

"Vamos otimizar ainda mais o desempenho e o tamanho de nossos dispositivos para facilitar a integração em sistemas de comunicações quânticas de longa distância, "Disse Müller.

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