A luz é uma das possibilidades de se criar um computador quântico. Fótons e átomos individuais funcionam na escala da física quântica, e os cientistas aprenderam como lidar com isso. Outra coisa é que um computador quântico óptico moderno é uma configuração bastante grande com lasers, espelhos, lentes e muito mais. A miniaturização dessa economia é difícil, mas os cientistas dos Estados Unidos deram um passo significativo nessa direção.
Fonte da imagem: Ogulcan Orsel, Universidade de Illinois Urbana-Champaign
Pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign propuseram um isolador óptico em um chip, reduzindo significativamente o tamanho desse elemento em comparação com os dispositivos existentes. Um isolador óptico impede a propagação retroativa da luz, que geralmente ocorre em qualquer ambiente de transporte de fótons. Instalações em grande escala geralmente usam isoladores magneto-ópticos, mas o chip e os campos magnéticos fortes são coisas incompatíveis. Um ou outro.
Cientistas de Illinois encontraram uma maneira de contornar o problema da miniaturização e ao mesmo tempo garantir o funcionamento de um isolador óptico. Para isso, eles propuseram o uso de ondas sonoras, que antes eram vistas em ação direta sobre os fótons.
O esquema de um isolador óptico para um chip proposto pelos pesquisadores se parece com um ressonador sonoro em anel (oval na figura), ao qual são alimentados guias de ondas ópticas. A luz (fótons) emitida pelo laser passa pela região do ressonador e segue em frente. Descobriu-se que, com tal esquema, apenas um em cada 10 mil fótons é refletido de volta pela fibra. Os fótons não são absorvidos ou refletidos, mas simplesmente viajam mais longe, tornando a solução um elemento potencialmente chave para a miniaturização dos processadores ópticos quânticos. Além disso, o ressonador pode ser projetado para transmitir um comprimento de onda de luz estritamente especificado, o que abre a possibilidade de ajustar o chip na fase de fabricação.
«A facilidade de fabricação é fundamental – com nossa abordagem, você pode imprimir isoladores ópticos que funcionam bem para qualquer comprimento de onda de que você precisa, tudo em um chip ao mesmo tempo. Simplesmente não é possível com outras abordagens ”, disse o coautor do estudo Ogulcan Orsel, um estudante de graduação no Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign.
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