Chips fotónicos abrem caminho para processadores quânticos programáveis

O recurso fundamental que impulsiona um computador quântico é a ligação entre duas partículas distantes que Einstein apelidou de "ação fantasmagórica à distância". Os pesquisadores de Bristol mostraram, pela primeira vez, que este fenómeno notável pode ser gerado, manipulado e medido inteiramente num pequeno chip de silicone. Eles também utilizaram o mesmo chip para medir mistura - um efeito muitas vezes indesejado do meio ambiente, mas um fenómeno que agora pode ser controlado e utilizado para caracterizar circuitos quânticos, sendo de fundamental interesse para os físicos.
"Com o objectivo de construir um computador quântico, não só precisamos de ser capazes de controlar os fenómenos complexos, como o enrolamento e a mistura, mas precisamos também de ser capazes de fazer isso num chip, para que possamos respeitar a escala e aumentar o número de circuitos - de forma semelhante à dos computadores modernos que temos atualmente ", diz o professor Jeremy O'Brien, director do Centre for Quantum Photonics. "O nosso dispositivo permite isso e acreditamos que é um passo importante para a computação quântica óptica."
O chip, que realiza várias experiências que normalmente seriam realizadas num banco óptico do tamanho de uma grande mesa de jantar, é de apenas 70 x 3 mm. Ele consiste numa rede de pequenos canais que guiam, manipulam e fazem interagir fotões individuais - partículas de luz. Usando oito elétrodos reconfiguráveis embutidos no circuito, pares de fotões podem ser manipulados e emaranhados, produzindo qualquer possível estado emaranhado de dois fotões ou de qualquer estado misto de um fotão.
"Não é útil o computador quântico só puder realizar uma única tarefa específica", explica Peter Shadbolt, principal autor do estudo, publicado na revista Nature Photonics. "Nós preferimos ter um dispositivo reconfigurável, que pode realizar uma ampla variedade de tarefas, tal como os nossos PCs actualmente o fazem. Essa capacidade reconfigurável foi o que demonstrámos agora. Este dispositivo é aproximadamente dez vezes mais complexo do que os de experiências anteriores com esta tecnologia. É emocionante porque podemos realizar muitas experiências diferentes de uma forma muito simples, usando um chip reconfigurável único ".
Os pesquisadores, que têm vindo a desenvolver chips fotónicos quânticos nos últimos seis anos, estão agora a trabalhar na ampliação da complexidade deste dispositivo, de forma a verem esta tecnologia como o bloco de construção para os computadores quânticos do futuro.
O dr. Terry Rudolph, do Imperial College em Londres, Reino Unido, acredita que este trabalho é um avanço significativo. Ele disse: "Ser capaz de gerar, manipular e medir o emaranhamento num chip é uma conquista incrível Não só é um passo fundamental para as muitas tecnologias quânticas - como a computação quântica óptica - que vão revolucionar as nossas vidas, mas isso também nos dá muito mais oportunidade de explorar e brincar com alguns dos fenómenos quânticos estranhos, com os quais ainda lutamos para “desembrulhar” as nossas. Fizeram-no tão fácil de desenvolver em segundos uma experiência que costumava levar meses para que eu a fizesse, que já me questiono se ainda posso executar a minha experiência agora! "

Fonte: Science Daily