Chip conecta processador quântico à rede de fibra óptica

Redação do Site Inovação Tecnológica -  26/09/2016

A conversão de frequência - sem perda do estado quântico dos fótons - ocorre por meio de um fenômeno chamado "geração por diferença de frequência", produzido em um anel semicondutor de nitreto de alumínio.[Imagem: Xiang Guo]

Conversor fotônico

Engenheiros da Universidade de Yale, nos EUA, criaram um pequeno chip capaz de converter a luz visível em luz infravermelha e vice-versa, sem perder o estado quântico dos fótons originais.

Desta forma, o componente funciona como um acoplamento entre os delicados chips quânticos e a rede de dados de fibras ópticas.

Este é um elemento essencial para as tão sonhadas redes quânticas, já usadas em sistemas avançados de criptografia e que, mais no futuro, serão a base dainternet quântica.

Embora o progresso no campo dos processadores quânticos tenha-se acelerado muito nos últimos anos, a construção de redes quânticas práticas, que consigam transmitir informações a grandes distâncias, ainda depende do desenvolvimento de componentes de interface entre o processamento e a transmissão de dados.

Este dispositivo, criado agora por Xiang Guo e seus colegas, é uma peça chave nesse processo.

Conexão quântica

O novo chip permite que dispositivos quânticos - sejam baseados em umanuvem ultrafria de átomos de rubídio ou em centro de nitrogênio no meio de um diamante - troquem informações através de longas distâncias, utilizando a infraestrutura de fibra óptica já existente.

Para isso, o microcircuito converte os fótons para uma frequência na faixa do infravermelho, que podem então ser transmitidos pela rede de fibras ópticas que compõe a internet. Ao chegar ao destino, outro chip idêntico reverte o processo, convertendo o sinal infravermelho em um fóton que pode ser lido pelo processador quântico.

O protótipo apresentou uma eficiência de 14%, mas a equipe já adiantou que isso se deve a problemas na conectividade dos elementos que compõem o chip - segundo eles, não será difícil chegar a uma eficiência de 100% porque eles já identificaram os materiais semicondutores necessários para isso.

Bibliografia:

On-Chip Strong Coupling and Efficient Frequency Conversion between Telecom and Visible Optical Modes
Xiang Guo, Chang-Ling Zou, Hojoong Jung, Hong X. Tang
Physical Review Letters
Vol.: 117, 123902
DOI: 10.1103/PhysRevLett.117.123902