Pesquisadores da Universidade de Copenhague desenvolveram um nanocomponente que emite partículas de luz que transportam informações quânticas. Menos de um décimo da largura de um cabelo humano, o componente minúsculo torna possível aumentar a escala e, em última análise, atingir os recursos necessários para um computador quântico ou internet quântica. O resultado da pesquisa coloca a Dinamarca na liderança da corrida quântica.

Equipes em todo o mundo estão trabalhando para desenvolver tecnologias quânticas. O foco dos pesquisadores baseados no Centro de Redes Quânticas Híbridas (Hy-Q) do Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhague está no desenvolvimento de tecnologia de comunicação quântica baseada em circuitos de luz, conhecidos como circuitos nanofotônicos. Os pesquisadores da UCPH agora alcançaram um grande avanço.

"É um resultado verdadeiramente importante, apesar do componente ser tão pequeno, "diz o professor assistente Leonardo Midolo, que tem trabalhado para esse avanço nos últimos cinco anos.

A equipe de pesquisa inventou um componente, chamado de roteador nanomecânico, que emite informações quânticas transportadas por partículas de luz (fótons) e as direciona em diferentes direções dentro de um chip fotônico. Os chips fotônicos são como microchips de computador - apenas, eles usam luz em vez de elétrons. O componente mescla nano-opto-mecânica e fotônica quântica - duas áreas de pesquisa que, até agora, nunca foram combinados. O mais espetacular de tudo é o tamanho do componente, apenas um décimo de um cabelo humano. É esse tamanho microscópico que o torna tão promissor para aplicações futuras.

"Unir os mundos da nanomecânica e da fotônica quântica é uma maneira de aumentar a escala da tecnologia quântica. Na física quântica, tem sido um desafio dimensionar sistemas. Até agora, conseguimos enviar fótons individuais. Contudo, para fazer coisas mais avançadas com a física quântica, precisaremos dimensionar os sistemas, que é o que esta invenção permite. Para construir um computador quântico ou internet quântica, você não precisa apenas de um fóton de cada vez, você precisa de muitos fótons simultaneamente para que possam se conectar uns aos outros, "explica Leonardo Midolo.

Alcançar a 'supremacia quântica' é realista

Para explorar as leis da mecânica quântica, por exemplo. para construir um computador quântico ou uma internet quântica, muitos roteadores nanomecânicos devem ser integrados no mesmo chip. São necessários cerca de 50 fótons para ter energia suficiente para alcançar o que é conhecido como "supremacia quântica". De acordo com Midolo, o novo roteador nanomecânico torna isso uma meta realista.

"Calculamos que nosso roteador nanomecânico já pode ser dimensionado para até dez fótons, e com mais melhorias, deve ser capaz de atingir os 50 fótons necessários para alcançar a 'supremacia quântica'. "

A invenção também é um grande avanço no controle da luz em um chip. A tecnologia existente permite que apenas alguns roteadores sejam integrados em um único chip devido ao grande espaço ocupado pelo dispositivo. Roteadores nanomecânicos, pelo contrário, são tão pequenos que vários milhares podem ser integrados no mesmo chip.

"Nosso componente é extremamente eficiente. O importante é sermos capazes de emitir muitos fótons de uma vez, sem perder nenhum deles. Nenhuma outra técnica atual permite isso, "diz Leonardo Midolo.

A pesquisa é realizada no Quantum Photonics Group do Niels Bohr Institute, que faz parte do recém-criado Center for Hybrid Quantum Networks (Hy-Q)