Ya sea para usar en el cifrado seguro de datos, el cálculo ultrarrápido de grandes volúmenes de datos o la llamada simulación cuántica de sistemas altamente complejos: las computadoras cuánticas ópticas son una fuente de esperanza para la tecnología informática del mañana. Por primera vez, los científicos ahora han tenido éxito encolocando una estructura óptica cuántica completa en un chip, como se describe en el Fotónica de la naturaleza diario. Esto cumple una condición para el uso de circuitos fotónicos en computadoras cuánticas ópticas.
"Los experimentos que investigan la aplicabilidad de la tecnología cuántica óptica hasta ahora a menudo han reclamado espacios de laboratorio completos", explica el profesor Ralph Krupke del KIT. "Sin embargo, si esta tecnología se va a utilizar de manera significativa, debe acomodarse en un mínimo de espacio"Los participantes en el estudio fueron científicos de Alemania, Polonia y Rusia bajo el liderazgo de los profesores Wolfram Pernice de la Universidad Westfalia de Wilhelm de Münster WWU y Ralph Krupke, Manfred Kappes y Carsten Rockstuhl del Instituto de Tecnología de Karlsruhe KIT..
La fuente de luz para el circuito fotónico cuántico utilizado por los científicos por primera vez fueron nanotubos especiales hechos de carbono. Tienen un diámetro 100,000 veces más pequeño que un cabello humano, y emiten partículas de luz cuando son excitados por la luz láser.las partículas fotones también se denominan cuantos de luz, de ahí el término "fotónica cuántica".
Que los tubos de carbono emitan fotones individuales los hace atractivos como fuentes de luz ultracompactas para computadoras cuánticas ópticas. "Sin embargo, no es fácil acomodar la tecnología láser en un chip escalable", admite el físico Wolfram Pernice. La escalabilidad de un sistema,es decir, la posibilidad de miniaturizar componentes para poder aumentar su número, es una condición previa para que esta tecnología se use en computadoras potentes hasta una computadora cuántica óptica.
Como todos los elementos en el chip ahora desarrollado se activan eléctricamente, ya no se requieren sistemas láser adicionales, lo que es una simplificación marcada sobre la excitación óptica que se usa normalmente ". El desarrollo de un chip escalable en el que una fuente de fotón único,El detector y la guía de onda combinados son un paso importante para la investigación ", enfatiza Ralph Krupke, quien realiza investigaciones en el Instituto KIT de Nanotecnología y el Instituto de Ciencia de Materiales de la Universidad Técnica de Darmstadt." Como pudimos mostrar esos fotones individualespuede ser emitido también por excitación eléctrica de los nanotubos de carbono, hasta ahora hemos superado un factor limitante que impide la aplicabilidad potencial "
Acerca de la metodología: los científicos estudiaron si el flujo de electricidad a través de los nanotubos de carbono hacía que se emitieran cuantos de luz únicos. Para este propósito, utilizaron nanotubos de carbono como fuentes de fotones individuales, nanocables superconductores como detectores y guías de ondas nanofotónicas.fuente de fotones y dos detectores, cada uno conectado con una guía de onda. La estructura se enfrió con helio líquido para permitir que se contaran los cuantos de luz individuales. Los chips se produjeron en un dispositivo de trazado de haz de electrones.
El trabajo de los científicos es una investigación fundamental. Aún no está claro si y cuándo conducirá a aplicaciones prácticas. Wolfram Pernice y el primer autor, Svetlana Khasminskaya, fueron apoyados por Deutsche Forschungsgemeinschaft y Helmholtz-Gemeinschaft, Ralph Krupke fuefinanciado por la Fundación Volkswagen.
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Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Karlsruhe . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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