Cientistas criam chip fotônico quântico multiuso

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/12/2011

Esquema do chip fotônico quântico, mostrando o circuito de guias de onda (branco) e os inversores de fase controlados eletricamente (contatos metálicos). Os pares de fótons tornam-se entrelaçados ao passarem através do circuito.
[Imagem: University of Bristol]

Ação fantasmagórica

Pesquisadores construíram um pequeno chip fotônico que é capaz de gerar, manipular e medir o estranho fenômeno do entrelaçamento quântico.

O entrelaçamento é o fenômeno físico que fundamenta o funcionamento dos computadores quânticos, e ocorre quando duas partículas interagem uma com a outra de tal forma que seus estados quânticos se tornam interdependentes - qualquer que seja a distância que as separe após o entrelaçamento.

A rigor, não existe uma forma de observar o próprio entrelaçamento - tão logo os cientistas tentam medir uma das partículas, ambas "colapsam" para o mesmo estado, naquilo que Einstein chamou de "ação fantasmagórica à distância".

Mas o novo chip fotônico pode começar a lançar algumas luzes sobre esse estranho fenômeno e, por decorrência, acelerar o desenvolvimento dos computadores quânticos.

Chip quântico

"Para construirmos um computador quântico, nós precisamos não apenas controlar fenômenos complexos, como o entrelaçamento e a mistura quântica, mas precisamos fazer isto em um chip," afirmou o professor Professor Jeremy O'Brien, da Universidade de Bristol, na Inglaterra.

E por que em um chip? Porque assim será possível construir múltiplos circuitos quânticos que possam funcionar de forma encadeada, de maneira similar aos circuitos lógicos construídos no interior dos processadores eletrônicos tradicionais.

O chip fotônico (conectado à fiação) montado sobre uma base, necessária para garantir o alinhamento preciso das fibras ópticas que trazem os fótons individuais para seu interior.
[Imagem: University of Bristol]

"Nosso chip faz isto, e nós acreditamos que ele representa um passo crucial rumo à computação óptica quântica," afirma o pesquisador.

Entrelaçamento em um chip

O chip fotônico consiste em uma rede de minúsculos canais que guiam e manipulam fótons individuais, fazendo-os interagir uns com os outros de forma controlada.

Usando oito eletrodos - as "pernas" do chip - é possível manipular e entrelaçar pares de fótons, produzindo qualquer estado entrelaçado de dois fótons ou qualquer estado misto de um fóton.

Isto torna o chip capaz de executar múltiplas tarefas, de forma totalmente reconfigurável, por meio de eletrodos, sem que cada experimento exija um complicado arranjo de laboratório, como ocorria até agora.

"Poder gerar, manipular e medir o entrelaçamento dentro de um chip é um feito maravilhoso. Isto não apenas representa um passo fundamental rumo a muitas tecnologias quânticas, como também vai nos dar oportunidade para explorar e fazer experimentos com alguns dos fenômenos quânticos mais estranhos, que continuam a dar nós em nossos cérebros," afirmou o Dr. Terry Rudolph, do Imperial College.

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