La promesa de una Internet cuántica depende de las complejidades de aprovechar la luz para transmitir información cuántica a través de redes de fibra óptica. Un posible paso adelante fue informado hoy por investigadores en Suecia que desarrollaron chips integrados que pueden generar partículas ligeras bajo demanda y sin la necesidad de una refrigeración extrema.

La computación cuántica de hoy se basa en estados de la materia, es decir, electrones que transportan qubits de información para realizar múltiples cálculos simultáneamente, en una fracción del tiempo que se tarda con la informática clásica.

El coautor de la investigación, Val Zwiller, Profesor en KTH Royal Institute of Technology, dice que para integrar la computación cuántica a la perfección con las redes de fibra óptica, que Internet utiliza hoy en día, un enfoque más prometedor sería aprovechar los fotones ópticos.

"El enfoque fotónico ofrece un vínculo natural entre la comunicación y la computación, ", dice." Eso es importante, ya que el objetivo final es transmitir la información cuántica procesada utilizando luz ".

Pero para que los fotones entreguen qubits bajo demanda en sistemas cuánticos, necesitan ser emitidos de forma determinista, en lugar de probabilístico, Moda. Esto se puede lograr a temperaturas extremadamente bajas en átomos artificiales, pero hoy el grupo de investigación de KTH informó sobre una forma de hacerlo funcionar en circuitos integrados ópticos, a temperatura ambiente.

El nuevo método permite que los emisores de fotones se coloquen con precisión en circuitos ópticos integrados que se asemejan a los cables de cobre para la electricidad. excepto que en su lugar llevan luz, dice el coautor de la investigación, Ali Elshaari, Profesor asociado en KTH.

Los investigadores aprovecharon las propiedades de emisión de fotón único del nitruro de boro hexagonal (hBN), un material en capas. El hBN es un compuesto comúnmente utilizado en la cerámica, aleaciones, resinas plásticos y cauchos para darles propiedades autolubricantes. Integraron el material con guías de ondas de nitruro de silicio para dirigir los fotones emitidos.

Los circuitos cuánticos con luz se operan a temperaturas criogénicas, más 4 Kelvin por encima del cero absoluto, utilizando fuentes de fotón único similares a átomos, oa temperatura ambiente utilizando fuentes de fotones individuales aleatorias, Dice Elshaari. Por el contrario, la técnica desarrollada en KTH permite circuitos ópticos con emisión bajo demanda de partículas de luz a temperatura ambiente.

"En los circuitos ópticos existentes que funcionan a temperatura ambiente, nunca se sabe cuándo se genera el fotón único a menos que realice una medición de presagio, "Dice Elshaari." Nos dimos cuenta de un proceso determinista que coloca con precisión los emisores de partículas de luz que operan a temperatura ambiente en un circuito fotónico integrado ".

Los investigadores informaron sobre el acoplamiento del emisor de fotón único de hBN a las guías de onda de nitruro de silicio, y desarrollaron un método para obtener imágenes de los emisores cuánticos. Luego, en un enfoque híbrido, el equipo construyó los circuitos fotónicos con respecto a las ubicaciones de las fuentes cuánticas utilizando una serie de pasos que involucran litografía y grabado por haz de electrones, sin dejar de preservar la naturaleza de alta calidad de la luz cuántica.

El logro abre un camino hacia la integración híbrida, es decir, incorporando emisores de fotón único en forma de átomo en plataformas fotónicas que no pueden emitir luz de manera eficiente bajo demanda.