El detector de luz cuántica ultrarrápido allana el camino para las computadoras cuánticas de mayor rendimiento

Detector de luz cuántica integrado

El detector integrado combina un chip fotónico de silicio con un chip microelectrónico de silicio, lo que proporciona una velocidad avanzada en la detección de luz cuántica. Crédito: Universidad de Bristol

Los investigadores han desarrollado un dispositivo diminuto que allana el camino para computadoras cuánticas y comunicaciones cuánticas de mayor rendimiento, haciéndolas significativamente más rápidas que el estado actual de la técnica.

Los investigadores de Bristol han desarrollado un dispositivo diminuto que allana el camino para computadoras cuánticas y comunicaciones cuánticas de mayor rendimiento, haciéndolas significativamente más rápidas que el estado actual de la técnica.

Investigadores del Universidad de bristolLos laboratorios de tecnología de ingeniería cuántica (QET Labs) y la Universidad Côte d’Azur han fabricado un nuevo detector de luz miniaturizado para medir las características cuánticas de la luz con más detalle que nunca. El dispositivo, hecho de dos chips de silicio que trabajan juntos, se utilizó para medir las propiedades únicas de la luz cuántica “comprimida” a velocidades récord.

Aprovechar las propiedades únicas de la física cuántica promete nuevas rutas para superar el estado actual de la técnica en informática, comunicación y medición. La fotónica de silicio, donde la luz se utiliza como portadora de información en microchips de silicio, es una vía emocionante hacia estas tecnologías de próxima generación.

“La luz exprimida es un efecto cuántico muy útil. Se puede utilizar en comunicaciones cuánticas y computadoras cuánticas y ya ha sido utilizado por el LIGO y observatorios de ondas gravitacionales de Virgo para mejorar su sensibilidad, ayudando a detectar eventos astronómicos exóticos como calabozo mares. Por lo tanto, mejorar las formas en que podemos medirlo puede tener un gran impacto ”, dijo Joel Tasker, coautor principal.

La medición de la luz comprimida requiere detectores diseñados para un ruido electrónico ultrabajo, a fin de detectar las características cuánticas débiles de la luz. Pero estos detectores hasta ahora han estado limitados en la velocidad de las señales que se pueden medir, alrededor de mil millones de ciclos por segundo.

“Esto tiene un impacto directo en la velocidad de procesamiento de las tecnologías de la información emergentes, como las computadoras ópticas y las comunicaciones con niveles muy bajos de luz. Cuanto mayor sea el ancho de banda de su detector, más rápido podrá realizar cálculos y transmitir información ”, dijo el coautor principal Jonathan Frazer.

Hasta ahora, el detector integrado se ha sincronizado en un orden de magnitud más rápido que el estado de la técnica anterior, y el equipo está trabajando para perfeccionar la tecnología para ir aún más rápido.

La huella del detector es inferior a un milímetro cuadrado; este tamaño pequeño permite el rendimiento de alta velocidad del detector. El detector está construido con microelectrónica de silicio y un chip fotónico de silicio.

En todo el mundo, los investigadores han estado explorando cómo integrar la fotónica cuántica en un chip para demostrar la fabricación escalable.

“Gran parte de la atención se ha centrado en la parte cuántica, pero ahora hemos comenzado a integrar la interfaz entre la fotónica cuántica y la lectura eléctrica. Esto es necesario para que toda la arquitectura cuántica funcione de manera eficiente. Para la detección de homodinos, el enfoque de escala de chip da como resultado un dispositivo con una huella pequeña para la fabricación en masa y, lo que es más importante, proporciona un impulso en el rendimiento ”, dijo el profesor Jonathan Matthews, quien dirigió el proyecto.

Referencia: “Fotónica de silicio interconectada con electrónica integrada para la medición de 9 GHz de luz comprimida” por Tasker, J. et al., 9 de noviembre de 2020, Fotónica de la naturaleza.
DOI: 10.1038 / s41566-020-00715-5

El apoyo de este trabajo incluye la subvención inicial del Consejo de Investigación Europeo de Matthews ERC-2018-STG 803665 “Fotónica para la medición mejorada cuántica de ingeniería”, que tiene como objetivo las capacidades de detección mejoradas cuánticamente en el chip y del Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas que financió la becas de los autores principales Joel Tasker y Jonathan Frazer. Todas las fuentes de financiación se describen en su totalidad en el documento.

Los laboratorios de tecnología de ingeniería cuántica (QET Labs) de la Universidad de Bristol se lanzaron en abril de 2015 y abarcan la actividad de más de 100 académicos, personal y estudiantes. Reúne la actividad cuántica más amplia y la actividad relacionada en Bristol para maximizar las oportunidades de nuevos descubrimientos científicos que sustentan el desarrollo de la ingeniería y la tecnología.

El Centro de Ingeniería Cuántica para Formación Doctoral financiado por EPSRC de Bristol ofrece una experiencia de formación y desarrollo excepcional para aquellos que deseen seguir una carrera en la industria de las tecnologías cuánticas emergentes o en el mundo académico. Apoya la comprensión de principios científicos fundamentales sólidos y su aplicación práctica a los desafíos del mundo real.

Pilar Benegas es una reconocida periodista con amplia experiencia en importantes medios de USA, como LaOpinion, Miami News, The Washington Post, entre otros. Es editora en jefe de Es de Latino desde 2019.