Experimentos com íons de erbio mostram que podem ser usados para criar fótons emaranhados na banda de telecomunicações – um passo importante na construção de repetidores quânticos.
Um repetidor quântico é um dispositivo – atualmente em desenvolvimento – que transmitiria informações quânticas ao longo de uma fibra óptica. O componente básico de um repetidor quântico é uma memória quântica de longa duração, ou qubit, que pode enviar e receber fótons. Um novo estudo demonstra que os íons erbium integrados a um dispositivo de estado sólido são um candidato promissor para preencher esse papel, pois eles podem interagir diretamente com os fótons que atravessam a fibra (1).
Existem várias opções para tecnologias de repetição quântica (ver Notícias de pesquisa: o principal dispositivo necessário para uma web quântica), mas um dos principais desafios é que a maioria dessas opções interage com fótons na faixa visível ou UV, longe das frequências infravermelhas usadas nas telecomunicações de fibra. Uma solução foi converter as frequências de fótons de entrada e saída, mas isso requer muita sobrecarga técnica, explica Jeff Thompson, da Universidade de Princeton. Ele e seus colegas têm uma abordagem diferente: use um qubit que se case diretamente à banda de telecomunicações.
Os íons erbium são usados há muito tempo para criar lasers e amplificadores ópticos que operam em frequências de telecomunicações e, mais recentemente, demonstraram funcionar como qubits. No entanto, os íons erbium são emissores lentos, tornando-os impraticáveis como fontes de fóton único em um repetidor quântico. Thompson e colegas contornam isso, acoplando os íons erbium a uma nanocavidade de silício, aumentando sua taxa de emissão em um fator de 1000. Os pesquisadores conectaram seu dispositivo a um sistema de fibra óptica e mostraram que um fóton emitido por um único enecium permaneceu envolvido com esse íons após viajar 15 km. Em demonstrações semelhantes, outras tecnologias de repetidor alcançaram distâncias mais longas (cerca de 50 km), mas com a complexidade adicional de conversão de frequência.
–Michael Schirber
Michael Schirber é um editor correspondente para Revista de Física Sediada em Lyon, França.
Referências
Mt uysal et al.“Emaranhamento de spin-fóton3+ íon na banda de telecomunicações ” Phys. Rev. x15011071 (2025).
A gigante da tecnologia Microsoft afirmou em um recente comunicado à imprensa que fez o primeiro qubit topológico – um marco importante no desenvolvimento de computadores quânticos. Mas alguns especialistas dizem que a reivindicação da empresa não foi apoiada por pesquisas revisadas por pares. Leia mais »
