Realizar a próxima geração de tecnologias de informação superiores requer a produção em larga escala de eletrônica e fotônica de alto desempenho. O desafio de implementar tecnologias quânticas em instalações comerciais atualmente disponíveis é um esforço global empreendido por universidades e empresas em todo o mundo. Dado o enorme número de componentes necessários para montar

Realizar a próxima geração de tecnologias de informação superiores requer a produção em larga escala de eletrônica e fotônica de alto desempenho. O desafio de implementar tecnologias quânticas em instalações comerciais atualmente disponíveis é um esforço global empreendido por universidades e empresas em todo o mundo.

Dado o enorme número de componentes necessários para montar até mesmo uma única máquina, a capacidade de produzir hardware quântico de alto desempenho em escala pode ser essencial para a computação quântica.

Em busca desse objetivo, pesquisadores da Universidade de Bristol demonstraram e integraram o menor detector de luz quântica do mundo em um chip de silício com um circuito que ocupa 80 micrômetros por 220 micrômetros.

Mais importante, o tamanho pequeno permite a operação rápida do detector de luz quântica, permitindo comunicações quânticas de alta velocidade e operação rápida de computadores quânticos ópticos.

A utilização de processos de fabricação bem estabelecidos e amplamente disponíveis aumenta a probabilidade de integração precoce com outras tecnologias, como comunicações e sensoriamento.

O professor Jonathan Matthews, que liderou a pesquisa e é diretor do Quantum Engineering Technology Labs, disse: “Esses tipos de detectores são chamados de detectores homodíneos, e eles aparecem em todos os lugares em aplicações em óptica quântica. Eles operam à temperatura ambiente, e você pode usá-los para comunicações quânticas em sensores suscetíveis – como detectores de ondas gravitacionais de última geração – e há projetos de computadores quânticos que usariam esses detectores.”

Uma equipe de Bristol demonstrou em 2021 como os detectores de luz quântica podem ser feitos mais rapidamente conectando um chip de fotônica a um chip eletrônico separado. Usando um dispositivo integrado eletrofotônico, a equipe agora aumentou a velocidade em 10 enquanto reduziu a pegada em 50.

Além de rápidos e pequenos, esses detectores também são sensíveis.

A sensibilidade ao ruído quântico é crucial para medir a luz quântica. Em todos os sistemas ópticos, um minúsculo grau fundamental de ruído pode ser atribuído à mecânica quântica.

O comportamento desse ruído pode ser utilizado para reconstruir estados quânticos matematicamente, fornecer informações sobre o tipo de luz quântica que viaja pelo sistema e determinar a sensibilidade de um sensor óptico. Este estudo demonstrou que a redução do tamanho e da velocidade do detector não comprometeu sua capacidade de detectar estados quânticos com sensibilidade.

Os pesquisadores observaram, “Há pesquisas mais empolgantes na integração de outros hardwares de tecnologia quântica disruptiva até a escala de chips. O novo detector precisa melhorar a eficiência, e o trabalho deve ser feito para testá-lo em muitas aplicações diferentes.”

O professor Matthews acrescentou: “Construímos o detector com uma fundição comercialmente acessível para tornar suas aplicações mais acessíveis. Embora estejamos incrivelmente entusiasmados com as implicações em uma variedade de tecnologia quântica, é fundamental que nós, como comunidade, continuemos a enfrentar o desafio da fabricação escalável de tecnologia quântica. Sem demonstrar a fabricação verdadeiramente escalável de hardware quântico, o impacto e os benefícios da tecnologia quântica serão atrasados e limitados.”

Referência da revista:

  1. Tasker, J. F., Frazer, J., Ferranti, G., & F. Matthews, J. C. (2024). Um circuito integrado fotônico eletrônico Bi-CMOS detector de luz quântica. Avanços da Ciência. DOI: 10.1126/sciadv.adk6890
Atualizado em by Christeen Mischke
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