A China iniciou a produção em massa de detectores quânticos de fótons únicos para radares, sensores e comunicações do futuro.

As tecnologias quânticas em breve estarão amplamente disponíveis na China. É difícil descrever as conquistas relatadas por fontes chinesas de outra forma. O país iniciou a produção em massa de detectores quânticos de fótons únicos, capazes de detectar fótons individuais e medir suas propriedades quânticas. Esses detectores levarão ao desenvolvimento de sensores meteorológicos e científicos de alta precisão, comunicações seguras e radares furtivos.

Fonte da imagem: Centro de Pesquisa em Tecnologia de Engenharia da Informação Quântica

Após anos de experimentação, foi desenvolvido um dispositivo aprimorado e pioneiro no mundo — um detector de fóton único de quatro canais com ruído ultrabaixo. O dispositivo, criado pelo Centro de Pesquisa em Tecnologia de Engenharia da Informação Quântica na província de Anhui, é capaz de detectar um quantum de luz (uma onda eletromagnética) — um único fóton. Isso é como detectar o som de um grão de areia caindo em uma tempestade. Essa tecnologia forma a base da comunicação quântica e do radar quântico.

O detector de fóton único apresentado baseia-se nas leis fundamentais da mecânica quântica, que proíbem a “clonagem” das propriedades dos fótons. Em outras palavras, a recepção de fótons refletidos de um alvo ou de um receptor de dados garante a autenticidade de seus estados quânticos. Tal sinal não pode ser falsificado e, portanto, é impossível distorcer as leituras do radar ao detectar um alvo furtivo ou estabelecer um canal de comunicação seguro em condições de interferência de rádio. Além disso, esses sensores são capazes de obter dados sobre a composição química e física de um objeto ou ambiente com incrível precisão, o que é importante para observações meteorológicas.

Cientistas chineses demonstraram pela primeira vez o funcionamento de um radar quântico em 2016, alcançando a detecção de alvos com um único fóton a uma distância de mais de 100 km. O novo sensor opera simultaneamente em quatro canais de recepção, detectando fótons de quatro fontes diferentes ou apenas uma, aumentando a precisão da medição. Filtros instalados em cada canal permitirão a operação simultânea emQuatro bandas com fótons de diferentes comprimentos de onda. Este é o primeiro dispositivo de quatro canais do mundo, enquanto anteriormente apenas dispositivos de canal único eram produzidos comercialmente, o que complicava a criação e a operação de sistemas de larga escala.

O novo dispositivo é aproximadamente dez vezes menor do que dispositivos anteriores para propósitos semelhantes e, mais importante, aumentou a sensibilidade para detectar quanta de luz. Um avanço significativo foi a criação de uma unidade criogênica do tamanho de um punho para resfriar os componentes de trabalho do detector, o que reduz a temperatura para -120°C.

Os detectores já estão sendo utilizados por importantes institutos de pesquisa chineses, e o centro agora é capaz de produzi-los e fornecê-los em massa. “No futuro, forneceremos uma ‘solução chinesa’ para projetos de larga escala, como a rede de comunicação quântica de próxima geração”, relataram os desenvolvedores. O detector ultrassensível também poderá ser aplicado em imagens de biofluorescência, comunicações a laser, medições no espaço profundo e imagens de fótons únicos. Isso abrirá uma janela para o micromundo, onde tudo pode ser literalmente “tocado” com um único fóton, visualizando coisas nunca antes vistas.