O primeiro chip quântico que gera e estabiliza a luz

Pela primeira vez, cientistas integraram com sucesso uma fonte de luz quântica (fotônica) e um circuito de controle eletrônico no mesmo chip microscópico de silício. Este chip, com apenas 1 mm² de largura, é capaz de gerar pares de fótons quânticos e ajustar o sinal em tempo real – algo sem precedentes na indústria de tecnologia de microchips.

Este trabalho inovador foi realizado por uma equipe de pesquisa interdisciplinar de três universidades renomadas dos EUA: a Universidade Northwestern, a Universidade da Califórnia - Berkeley (UC Berkeley) e a Universidade de Boston (BU). O chip foi fabricado em uma fundição comercial de semicondutores usando um processo CMOS padrão, semelhante à tecnologia usada para fabricar chips de computador de uso geral hoje.

Chip de silício integrando fonte de luz quântica e circuito de controle eletrônico sob microscópio.

Em vez de exigir equipamentos volumosos e laboratórios especialmente equipados como antes, o novo chip pode gerar e controlar luz quântica integrando simultaneamente diversos componentes minúsculos: ressonadores em anel, sensores fotoelétricos e circuitos de feedback térmico. Quando um laser incide sobre os anéis ressonadores gravados na superfície do chip, ele cria pares de fótons com emaranhamento quântico, a base dos qubits de luz.

Ao contrário dos sistemas anteriores, que são sensíveis à temperatura e propensos a perturbações, este chip pode se autocalibrar graças a um mecanismo de feedback integrado. Sensores monitoram continuamente a fonte de luz e enviam sinais ao aquecedor para garantir o estado ideal. Todo esse processo ocorre diretamente no chip, sem a necessidade de qualquer dispositivo externo.

Mais importante ainda, o chip é fabricado usando um processo CMOS de 45 nm – o que significa que não há necessidade de uma fábrica dedicada, os custos de fabricação são baixos e a escalabilidade é alta. Este é um passo extremamente importante para que a tecnologia quântica saia do ambiente experimental e se dirija à comercialização em larga escala.

O design integrado permite que o chip quântico opere com precisão, sem a necessidade de equipamentos auxiliares.

A combinação de três áreas tecnológicas: eletrônica clássica, fotônica e quântica – tradicionalmente desenvolvidas separadamente – criou uma arquitetura unificada e eficiente. A equipe de pesquisa co-projetou desde o início para garantir que os componentes sejam compatíveis e funcionem em conjunto, ajudando o chip a operar com precisão e estabilidade.

Com vantagens excepcionais em compactação, capacidade de autooperação e facilidade de produção, este chip quântico será a base para muitas aplicações práticas: desde redes de comunicação antiespionagem e sensores médicos de nova geração até sistemas de processamento quântico que podem substituir supercomputadores no futuro.

Isso também é um sinal de que a computação quântica está gradualmente cruzando a fronteira entre pesquisa e aplicação. A fabricação bem-sucedida deste chip não é apenas um marco técnico, mas também um passo estratégico para levar as tecnologias quânticas ao mundo real.

Fonte: https://khoahocdoisong.vn/con-chip-luong-tu-dau-tien-tu-tao-va-on-dinh-anh-sang-post1554962.html