Novo Detetor Dual-Chip Alcança Medição Ultra-rápida de Luz Quântica

Pesquisadores dos Laboratórios de Tecnologia de Engenharia Quântica (QET Labs) da Universidade de Bristol e da Université Côte d'Azur criaram um novo detetor 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 velocidades recordes.

Aproveitar propriedades únicas da física quântica promete rotas novas para superar o estado da arte atual em computação, comunicação e medição. Fotônica de silício — onde a luz é usada como portadora de informação em microchips de silício — é uma via empolgante para estas tecnologias de próxima geração.

"Luz espremida é um efeito quântico muito útil. Pode ser usada em comunicações quânticas e computadores quânticos e já foi usada pelos observatórios de ondas gravitacionais LIGO e Virgo para melhorar sua sensibilidade, ajudando a detectar eventos astronômicos exóticos como fusões de buracos negros. Então, melhorar as formas como podemos medi-la pode ter um grande impacto", disse o pesquisador Joel Tasker.

Medir luz espremida requer detetores projetados para ruído eletrônico ultra-baixo, a fim de detectar as características quânticas fracas da luz. Mas tais detetores até agora foram limitados na velocidade de sinais que podem ser medidos — cerca de mil milhões de ciclos por segundo.

"Isso tem impacto direto na velocidade de processamento de tecnologias de informação emergentes como computadores ópticos e comunicações com níveis muito baixos de luz. Quanto maior a largura de banda do seu detetor, mais rápido você pode realizar cálculos e transmitir informação", disse o co-autor principal Jonathan Frazer.

O detetor integrado até agora foi cronometrado em uma ordem de magnitude mais rápido que o estado da arte anterior, e a equipe está trabalhando no refinamento da tecnologia para ir ainda mais rápido. A pegada do detetor é menor que um milímetro quadrado — este pequeno tamanho permite o desempenho de alta velocidade do detetor. O detetor é construído com microeletrônica de silício e um chip de fotônica de silício.