Pesquisadores chineses deram um passo na construção de um chip quântico, usando um semicondutor comum para criar uma fonte de luz quântica pela primeira vez no mundo.
Os chips quânticos têm o potencial de resolver problemas complexos exponencialmente mais rápido do que a computação convencional baseada em elétrons, mas os cientistas têm lutado para construir os componentes necessários para um circuito integrado.
Uma equipe chinesa afirmou agora ter criado um desses componentes – uma fonte de luz quântica – usando o semicondutor nitreto de gálio (GaN), um material usado há décadas em diodos emissores de luz azul.
Segundo a equipe da Universidade de Ciência e Tecnologia Eletrônica da China (UESTC), da Universidade Tsinghua e do Instituto de Microssistemas e Tecnologia da Informação de Xangai, o dispositivo tem “potencial considerável” para a construção de chips quânticos pequenos e robustos.
A fonte de luz produziu pares de partículas de luz emaranhadas e conectadas quânticas que podem ser usadas para transportar informações.
Comparado às fontes de luz quântica existentes baseadas em materiais como nitreto de silício e fosfeto de índio, o novo dispositivo tem uma faixa de comprimento de onda muito mais ampla e pode ser usado para construir outros componentes importantes de um circuito quântico, relataram os pesquisadores na revista Physical Review Letters. mês passado.
“Demonstramos que o nitreto de gálio é uma boa plataforma de material quântico para informação quântica fotônica, onde a geração de luz quântica é crucial”, disse o autor principal Zhou Qiang, da UESTC, à revista Physics Magazine.
“A plataforma de nitreto de gálio oferece perspectivas promissoras para o avanço dos chips fotônicos quânticos no futuro próximo.”
O especialista em óptica quântica Thomas Walther, da Universidade Técnica de Darmstadt, na Alemanha, disse à revista Physics Magazine que o trabalho é “um passo importante” porque poderia reduzir os custos de produção de tais sistemas e torná-los muito mais compactos e robustos dos atuais. .
Em seu experimento, Zhou e seus colegas cultivaram primeiro uma fina película de GaN em uma camada de safira. Em seguida, eles gravaram um anel no filme de 120 micrômetros de diâmetro, permitindo que as partículas de luz dos raios laser viajassem ao redor do anel.
Quando os pesquisadores alimentaram a luz laser infravermelha no filme de GaN, algumas partículas de luz ficaram presas e tornaram-se “ressonantes” aos pares.
Graças a um efeito conhecido como mistura espontânea de quatro ondas, alguns pares ressonantes deram origem a um novo par de partículas de luz que se entrelaçaram.
O grau de emaranhamento produzido pelo anel GaN foi “comparável” ao nível medido para outras fontes de luz quântica, explicou Zhou à revista Physics. A faixa de comprimentos de onda de saída também se estendeu dos 25,6 nanômetros dos materiais até os 100 nanômetros dos materiais. o novo dispositivo.
“Ao fornecer mais recursos de comprimento de onda, seremos capazes de atender às necessidades de mais usuários que desejam acessar uma rede quântica em diferentes comprimentos de onda”, disse Zhou ao Science and Technology Daily na quinta-feira.
Além da fonte de luz quântica, o GaN também é um material promissor para a fabricação de outros componentes de um circuito quântico, incluindo a bomba laser e detectores de partículas de luz, segundo a equipe.
“A plataforma GaN é muito promissora para a realização de circuitos integrados fotônicos quânticos all-on-chip em comparação com as plataformas existentes”, disseram eles.
Esperamos que esta nova forma de luz e circuito quântico também seja capaz de superar o grande problema que, até agora, está atrasando, se não cancelando, o progresso da computação quântica, nomeadamente o "ruído" , ou seja, a extrema sensibilidade a qualquer variação ambiental, como, por exemplo, perturbações causadas por fótons, ou calor, que podem perturbar, ou mesmo anular, a capacidade computacional dos quanta.
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