En un potencial impulso para la computación y las comunicaciones cuánticas, una colaboración de investigación europea informó sobre un nuevo método para controlar y manipular fotones individuales sin generar calor. La solución hace posible integrar interruptores ópticos y detectores de fotón único en un solo chip.

Publicando en Comunicaciones de la naturaleza , el equipo informó haber desarrollado un interruptor óptico que se reconfigura con movimiento mecánico microscópico en lugar de calor, haciendo que el interruptor sea compatible con los detectores de fotón único sensibles al calor.

Los interruptores ópticos que se utilizan hoy en día funcionan calentando localmente las guías de luz dentro de un chip semiconductor. "Este enfoque no funciona para la óptica cuántica, "dice el coautor Samuel Gyger, un doctorado estudiante en KTH Royal Institute of Technology en Estocolmo.

"Porque queremos detectar cada fotón, utilizamos detectores cuánticos que funcionan midiendo el calor que genera un solo fotón cuando es absorbido por un material superconductor, "Gyger dice." Si usamos interruptores tradicionales, nuestros detectores se inundarán de calor, y por lo tanto no funciona en absoluto ".

El nuevo método permite el control de fotones individuales sin la desventaja de calentar un chip semiconductor y, por lo tanto, inutilizar los detectores de fotones individuales. dice Carlos Errando Herranz, que concibió la idea de investigación y dirigió el trabajo en KTH como parte del proyecto europeo Quantum Flagship, S2QUIP.

Usando actuación microelectromecánica (MEMS), la solución permite la conmutación óptica y la detección de fotones en un solo chip semiconductor mientras mantiene las bajas temperaturas requeridas por los detectores de un solo fotón.

"Nuestra tecnología ayudará a conectar todos los componentes básicos necesarios para los circuitos ópticos integrados para tecnologías cuánticas, "Dice Errando Herranz.

"Las tecnologías cuánticas permitirán el cifrado seguro de mensajes y métodos de cálculo que resuelvan los problemas que las computadoras de hoy en día no pueden". ", dice." Y proporcionarán herramientas de simulación que nos permitirán comprender las leyes fundamentales de la naturaleza, lo que puede dar lugar a nuevos materiales y medicamentos ".

El grupo seguirá desarrollando la tecnología para hacerla compatible con la electrónica típica, lo que implicará reducir los voltajes utilizados en la configuración experimental.

Errando Herranz dice que el grupo apunta a integrar el proceso de fabricación en fundiciones de semiconductores que ya fabrican ópticas en chip, un paso necesario para hacer circuitos ópticos cuánticos lo suficientemente grandes como para cumplir algunas de las promesas de las tecnologías cuánticas.