Cientistas chineses criaram uma fonte barata de fótons emaranhados – este é o caminho para a produção em massa de plataformas quânticas

Uma equipe de cientistas chineses da Universidade de Ciência e Tecnologia Eletrônica da China (UESTC), da Universidade Tsinghua e do Instituto de Microssistemas e Tecnologia da Informação de Xangai criou uma fonte semicondutora de fótons emaranhados, que poderia ter “potencial notável” para a criação de pequenos e chips quânticos confiáveis. O desenvolvimento é baseado no nitreto de gálio (GaN), que é usado há décadas para produzir LEDs azuis.

Fonte da imagem: geração AI Kandinsky 3.0/3DNews

O emaranhamento de fótons permite proteger as informações transmitidas (distribuição de chave quântica) e realizar cálculos ou simulações quânticas. Tanto a primeira quanto a segunda operações podem ser realizadas usando pares de fótons emaranhados. Outra coisa é que o seu emaranhamento continua a ser um processo relativamente complexo que requer fontes de luz especiais, por exemplo, à base de nitreto de silício ou fosfeto de índio. A transição para o nitreto de gálio, bem conhecida dos fabricantes de LEDs e chips, permitirá utilizar canais de comunicação quântica de forma mais ampla e poderosa, e também pensar na criação de sistemas quânticos em um chip.

A fonte de fótons emaranhados desenvolvida por cientistas chineses é um anel com diâmetro de 120 mícrons gravado em um filme de nitreto de gálio (o próprio filme é cultivado em um substrato de safira da maneira tradicional). Quando o anel é iluminado por um feixe de laser na faixa infravermelha, alguns fótons ficam em uma espécie de armadilha e começam a se mover pelo anel. Algumas dessas partículas tornam-se pares ressonantes. Os pares ressonantes, por sua vez, no processo da chamada mistura de quarto de onda – fenômeno bem conhecido na óptica não linear (um anel de nitreto de gálio é um canal óptico não linear), geram um novo par de partículas já emaranhadas entre si .

As medições mostraram que o emaranhado que surge no anel de nitreto de gálio é da mesma qualidade que no caso de outras fontes de luz quântica. Em outras palavras, a solução proposta pode ser utilizada no projeto de equipamentos para canais de comunicação quântica e processadores quânticos. Além disso, a faixa de comprimento de onda da fonte de luz GaN se estende até 100 nm versus 25,6 nm para fontes de luz “tradicionais”. E isso, por sua vez, expandirá e densificará os canais de transmissão de informações quânticas.

Além de ser uma fonte de luz quântica, o GaN também é um material promissor para a fabricação de outros componentes de circuitos quânticos, incluindo bombas de laser e detectores de partículas de luz, de acordo com os desenvolvedores. “A plataforma GaN tem uma promessa significativa para a criação de circuitos integrados fotônicos quânticos all-on-chip em comparação com as plataformas existentes”, resumem os cientistas.