Em um impulso potencial para computação quântica e comunicação, uma colaboração de pesquisa europeia relatou um novo método de controlar e manipular fótons individuais sem gerar calor. A solução torna possível integrar switches ópticos e detectores de fóton único em um único chip.

Publicando em Nature Communications , a equipe relatou ter desenvolvido um interruptor óptico que é reconfigurado com movimento mecânico microscópico em vez de calor, tornando o switch compatível com detectores de fóton único sensíveis ao calor.

Os interruptores ópticos em uso hoje funcionam aquecendo localmente guias de luz dentro de um chip semicondutor. "Esta abordagem não funciona para óptica quântica, "diz o co-autor Samuel Gyger, um Ph.D. estudante do KTH Royal Institute of Technology em Estocolmo.

"Porque queremos detectar cada fóton, usamos detectores quânticos que funcionam medindo o calor que um único fóton gera quando absorvido por um material supercondutor, "Gyger diz." Se usarmos interruptores tradicionais, nossos detectores serão inundados pelo calor, e, portanto, não funciona. "

O novo método permite o controle de fótons únicos sem a desvantagem de aquecer um chip semicondutor e, assim, tornar os detectores de fóton único inúteis, diz Carlos Errando Herranz, que concebeu a ideia de pesquisa e liderou o trabalho na KTH como parte do projeto European Quantum Flagship, S2QUIP.

Usando a atuação microeletromecânica (MEMS), a solução permite comutação óptica e detecção de fótons em um único chip semicondutor, enquanto mantém as temperaturas frias exigidas pelos detectores de fóton único.

"Nossa tecnologia ajudará a conectar todos os blocos de construção necessários para circuitos ópticos integrados para tecnologias quânticas, "Errando Herranz diz.

"As tecnologias Quantum permitirão criptografia segura de mensagens e métodos de computação que resolvem problemas que os computadores de hoje não conseguem, "ele diz." E eles vão fornecer ferramentas de simulação que nos permitem entender as leis fundamentais da natureza, o que pode levar a novos materiais e medicamentos. "

O grupo continuará a desenvolver a tecnologia para torná-la compatível com a eletrônica típica, que envolverá a redução das tensões usadas na configuração experimental.

Errando Herranz diz que o grupo visa integrar o processo de fabricação em fundições de semicondutores que já fabricam óptica on-chip - uma etapa necessária para fazer circuitos ópticos quânticos grandes o suficiente para cumprir algumas das promessas das tecnologias quânticas.