A combinação de chips eletrônicos e fotônicos permite a detecção de luz quântica super-rápida

Pesquisadores dos Laboratórios de Tecnologia de Engenharia Quântica da Universidade de Bristol (QET Labs) e da Université Côte d'Azur criaram um novo detector de luz miniaturizado para medir características quânticas da luz com mais detalhes do que nunca. O dispositivo, feito de dois chips de silício trabalhando juntos, foi usado para medir as propriedades únicas da luz quântica “espremida” em altas velocidades recordes.

Aproveitar propriedades únicas da física quântica promete novas rotas para superar o atual estado da arte em computação, comunicação e medição. A fotônica de silício – onde a luz é usada como portadora de informações em microchips de silício – é um caminho empolgante para essas tecnologias de próxima geração.

“A luz espremida é um efeito quântico muito útil. Ele pode ser usado em comunicações quânticas e computadores quânticos e já foi usado pelos observatórios de ondas gravitacionais LIGO e Virgo para melhorar sua sensibilidade, ajudando a detectar eventos astronômicos exóticos, como fusões de buracos negros. Portanto, melhorar as maneiras de medi-lo pode ter um grande impacto”, disse o pesquisador Joel Tasker.

Medir a luz espremida requer detectores projetados para ruído eletrônico ultrabaixo, a fim de detectar as características quânticas fracas da luz. Mas esses detectores até agora têm sido limitados na velocidade dos sinais que podem ser medidos - cerca de mil milhões de ciclos por segundo.

“Isso tem um impacto direto na velocidade de processamento de tecnologias de informação emergentes, como computadores ópticos e comunicações com níveis de luz muito baixos. Quanto maior a largura de banda do seu detector, mais rápido você pode realizar cálculos e transmitir informações”, disse o coautor Jonathan Frazer.

O detector integrado até agora foi cronometrado em uma ordem de magnitude mais rápida do que o estado anterior da arte, e a equipe está trabalhando para refinar a tecnologia para ir ainda mais rápido. O tamanho do detector é inferior a um milímetro quadrado - esse tamanho pequeno permite o desempenho de alta velocidade do detector. O detector é construído com microeletrônica de silício e um chip fotônico de silício.