p Uma equipe internacional de pesquisadores, afiliado ao UNIST apresentou uma tecnologia de núcleo para dispositivos fotônicos quânticos usados ​​no processamento de informações quânticas. Eles propuseram a combinação de pontos quânticos para gerar luz e tecnologias fotônicas de silício para manipular a luz em um único dispositivo. p Esta descoberta foi liderada pelo Professor Je-Hyung Kim na Escola de Ciências Naturais da UNIST em colaboração com o Professor Edo Waks e um grupo de pesquisadores da Universidade de Maryland, Estados Unidos.

p Neste estudo, a equipe de pesquisa demonstrou a integração de dispositivos fotônicos de silício com um emissor de fóton único de estado sólido. Eles usaram uma abordagem híbrida combinando guias de onda fotônicos de silício com pontos quânticos InAs / InP que atuam como fontes eficientes de fótons únicos em comprimentos de onda de telecomunicações que abrangem a banda O e a banda C.

p Na computação clássica, um bit é uma única informação que pode existir em dois estados, zero ou um. Os computadores quânticos usam bits quânticos que podem ocupar uma superposição abrangendo os dois ao mesmo tempo. Existem várias abordagens potencialmente frutíferas para o processamento de informações quânticas, incluindo átomo, luz, e dispositivos supercondutores. Contudo, o futuro da computação quântica, como o próprio estado quântico, permanece incerto. O professor Kim se concentra no processamento de informações quânticas usando luz. Os bits quânticos podem ser implementados usando o estado polarizado de luz, sua duração, e as informações da rota, semelhantes aos spins do elétron.

p Uma fonte de luz quântica desenvolvida recentemente exibe as características da física quântica, incluindo a superposição, emaranhamento quântico, e teorema de não clonagem. Isso possibilitou tecnologias de aplicação inovadoras, como simuladores quânticos, transferência de estado quântico, e criptografia quântica. Contudo, a fim de comercializar as tecnologias usadas para a atual tecnologia de processamento de informações quânticas, é necessário realizar experimentos de óptica quântica diretamente no dispositivo fotônico. De acordo com a equipe de pesquisa, tal inovação pode ser o precursor dos circuitos quânticos, que devem desempenhar um grande papel no futuro dos computadores quânticos e da comunicação.

p "Para construir dispositivos ópticos quânticos integrados baseados em fótons, é necessário produzir tantas fontes de luz quântica quanto possível em um único chip, "diz o professor Kim." Através deste estudo, propusemos a forma básica de dispositivos ópticos quânticos, produzindo fonte de luz quântica altamente eficaz com pontos quânticos e criando o caminho para manipular a luz com o uso de substratos de silício. "

p Os pontos quânticos são partículas ultrafinas ou nanocristais de um material semicondutor com diâmetros na faixa de dois a 10 nanômetros (um nanômetro é um bilionésimo de um metro). Em geral, os pontos quânticos assumem a forma de compostos. Contudo, conforme o tamanho diminui, eles começam a exibir uma estrutura de energia descontínua, o que resulta em ter propriedades semelhantes às da luz emitida pelos átomos. Embora os pontos quânticos tenham sido usados ​​com sucesso como fontes de fóton único altamente eficientes, eles tinham dificuldade em controlar a luz.

p No estudo, a equipe de pesquisa demonstrou a integração de dispositivos fotônicos de silício com um emissor de fóton único de estado sólido. Aqui, eles usaram uma abordagem híbrida que combina guias de ondas fotônicas de silício com pontos quânticos InAs / InP que atuam como fontes eficientes de fótons únicos em comprimentos de onda de telecomunicações que abrangem a banda O e a banda C. Em seguida, eles removeram os pontos quânticos por meio de um procedimento pick-and-place com uma ponta de microssonda combinada com um feixe de íons focalizado e microscópio eletrônico de varredura. Esta técnica permitiu a transferência de nano feixes de InP afilados contendo pontos quânticos de InAs em um guia de onda de silício com precisão em escala nanométrica.

p "Essa integração abre a possibilidade de alavancar os recursos fotônicos altamente avançados desenvolvidos em silício para controlar e direcionar a luz não clássica de fontes de fóton único sob demanda, "observa a equipe de pesquisa." Além disso, os dispositivos fabricados operam em comprimentos de onda de telecomunicações e podem ser acionados eletricamente, que são úteis para comunicação quântica baseada em fibra. "

p O dispositivo óptico quântico, desenvolvido pela equipe de pesquisa transferiu com sucesso a emissão dos pontos quânticos ao longo dos circuitos fotônicos de silício com alta eficiência. Usando isso, eles também incorporam com sucesso um divisor de feixe fotônico de silício on-chip para realizar uma medição Hanbury-Brown e Twiss.

p "Nossa abordagem pode permitir a integração de dispositivos fotônicos quânticos III-V pré-caracterizados em estruturas fotônicas de grande escala para permitir dispositivos complexos compostos de muitos emissores e fótons, "diz a professora Kim.