Os pesquisadores de Bristol desenvolveram um pequeno dispositivo que abre caminho para computadores quânticos de alto desempenho e comunicações quânticas, tornando-os significativamente mais rápidos do que o atual estado da arte.

Pesquisadores dos Laboratórios de Tecnologia de Engenharia Quântica (QET Labs) da Universidade de Bristol e da Université Côte d'Azur fizeram um novo detector de luz miniaturizado para medir as características quânticas da luz com mais detalhes do que nunca. O dispositivo, feito de dois chips de silício trabalhando juntos, foi usado para medir as propriedades únicas da luz quântica "comprimida" em altas velocidades recordes.

O aproveitamento de propriedades únicas da física quântica promete novas rotas para superar o atual estado da arte em computação, comunicação e medição. A fotônica de silício - em que a luz é usada como portadora de informações em micro-chips de silício - é um caminho empolgante para essas tecnologias de próxima geração.

"A luz comprimida é um efeito quântico muito útil. Pode ser usado em comunicações quânticas e computadores quânticos e já foi usado pelos observatórios de ondas gravitacionais LIGO e Virgo para melhorar sua sensibilidade, ajudando a detectar eventos astronômicos exóticos, como fusões de buracos negros. Então, melhorar as formas como podemos medir isso pode ter um grande impacto, "disse Joel Tasker, co-autor principal.

Medir a luz comprimida requer detectores projetados para ruído eletrônico ultrabaixo, a fim de detectar as características quânticas fracas da luz. Mas esses detectores até agora têm sido limitados na velocidade dos sinais que podem ser medidos - cerca de um bilhão de ciclos por segundo.

"Isso tem um impacto direto na velocidade de processamento de tecnologias de informação emergentes, como computadores ópticos e comunicações com níveis muito baixos de luz. Quanto maior a largura de banda do seu detector, quanto mais rápido você pode realizar cálculos e transmitir informações, "disse o co-autor Jonathan Frazer.

O detector integrado até agora foi cronometrado em uma ordem de magnitude mais rápido do que o estado da arte anterior, e a equipe está trabalhando para refinar a tecnologia para torná-la ainda mais rápida.

A pegada do detector é inferior a um milímetro quadrado - esse tamanho pequeno permite o desempenho de alta velocidade do detector. O detector é feito de microeletrônica de silício e um chip fotônico de silício.

Ao redor do mundo, pesquisadores têm explorado como integrar fotônica quântica em um chip para demonstrar a fabricação escalonável.

"Muito do foco tem sido na parte quântica, mas agora começamos a integrar a interface entre a fotônica quântica e a leitura elétrica. Isso é necessário para que toda a arquitetura quântica funcione de forma eficiente. Para detecção homódina, a abordagem em escala de chip resulta em um dispositivo com uma pequena pegada para manufatura em massa, e, o mais importante, fornece um impulso no desempenho, "disse o professor Jonathan Matthews, quem dirigiu o projeto.

"Silicon fotônica com interface com eletrônica integrada para medição de 9 GHz de luz comprimida" por Joel Tasker, Jonathan Frazer, Giacomo Ferranti, Euan Allen, Léandre Brunel, Sébastien Tanzilli, Virginia D'Auria e Jonathan Matthews é publicado hoje em Nature Photonics .