Novos emissores de fótons usam a luz para transmitir dados quânticos

Uma equipe de pesquisadores do Instituto de Tecnologia KTH, na Suécia, começou a desenvolver emissores de luz para circuitos quânticos. O novo método permite que os emissores de fótons sejam posicionados com maior precisão em circuitos ópticos integrados, tornando possível aproveitar a luz para transmitir informações quânticas.

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O estudo revela que esses dados poderiam trafegar pelas redes de fibra ótica usadas atualmente, gerando partículas leves e sem ter que recorrer a mecanismos de refrigeração com temperaturas próximas ao zero absoluto (-273,15 graus Celsius).

"A abordagem fotônica oferece um vínculo natural entre comunicação e computação. Isso é importante, já que o objetivo final é transmitir as informações quânticas processadas usando somente a luz”, explica um dos responsáveis pela pesquisa, o professor Val Zwiller.

Internet quântica

A internet quântica baseia-se na troca de informações por meio das leis da física quântica. Esse compartilhamento de dados é feito por qubits, também chamados de bits quânticos. Em tese, uma internet quântica seria mais segura, permitindo uma navegação através de fragmentos indetectáveis e impossíveis de hackear.

Essa tecnologia depende de um comportamento quântico das partículas atômicas, chamado de emaranhamento e como são difíceis de produzir em grande escala, ainda estão restitas a supercomputadores.

Para ser colocada em prática, a internet quântica depende da computação quântica que se baseia nos estados da matéria, com elétrons carregando os qubits para realizar cálculos simultaneamente. Segundo os estudos feitos pela equipe do professor Zwiller, a melhor forma de integração com as redes de fibra ótica está no aproveitamento dos fótons ópticos.

No laboratório

Para que os fótons forneçam qubits em sistemas quânticos, eles têm que ser emitidos de forma determinística e não randômica. Até agora isso só era possível em temperaturas criogênicas, mas os novos estudos mostram que é possível conseguir o mesmo resultado em temperatura ambiente.

Os pesquisadores usaram um material feito a base de nitreto de boro hexagonal, combinado com guias de onda de nitreto de silício para direcionar os fótons emitidos durante os testes. Usando essa fonte de fóton único, os cientistas conseguiram estabilizar o circuito óptico, gerando emissões sob demanda de partículas de luz.

"Em circuitos ópticos existentes operando em temperatura ambiente, você nunca sabe quando o fóton único é gerado, a menos que você faça uma medição antecipada. Com isso, percebemos um processo determinístico que posiciona com precisão os emissores de partículas de luz em um circuito fotônico integrado, sem precisar baixar a temperatura", explica o professor Ali Elshaari.

Por enquanto, ainda é cedo para sonhar com uma internet quântica, mais rápida, segura e que aproveite a luz para transmitir informações. Segundo os pesquisadores, quando estiver disponível, ela não será uma atualização da internet atual, mas sim um complemento que vai possibilitar a comunicação quântica ao redor do planeta.

Fonte: KTH