Pesquisadores dinamarqueses transmitem fótons únicos em fibras ópticas existentes

Pesquisadores do Instituto Niels Bohr, na Dinamarca, transmitiram fótons únicos por meio de redes de fibra óptica convencionais, em avanço publicado na revista Nature Nanotechnology que aproxima a implementação prática de comunicações quânticas em larga escala.

A equipe liderada pelo pesquisador Leonardo Midolo criou um novo tipo de ponto quântico. Esse emissor produz luz coerente e idêntica diretamente na faixa de telecomunicações em torno de 1300 nanômetros, conforme reportagem do Phys.org.

Os melhores emissores quânticos anteriores operavam em torno de 930 nanômetros. Essa limitação obrigava o uso de conversores de frequência caros e ineficientes para adaptar os sinais às redes existentes.

Leonardo Midolo explicou que o principal desafio consistia em reduzir o ruído dos fótons na banda de telecomunicações. Os fótons precisavam ser perfeitamente idênticos para manter a coerência quântica necessária às aplicações.

A equipe combinou técnicas avançadas de crescimento de materiais com nanofabricação de alta precisão. O trabalho contou com a colaboração de pesquisadores de Bochum, na Alemanha, responsáveis pela otimização do crescimento dos emissores de baixíssimo ruído.

Os cientistas fabricaram nanochips a partir desses materiais e os testaram em temperaturas extremamente baixas. Os experimentos confirmaram a emissão de fótons únicos altamente coerentes.

O coautor Marcus Albrechtsen destacou o papel decisivo dos circuitos fotônicos integrados em silício. Esse material permite guiar e controlar a luz em escala de chip de forma econômica e compatível com a nova tecnologia.

A operação na faixa de 1300 nanômetros torna o sistema diretamente integrável aos circuitos fotônicos de silício. Essa compatibilidade viabiliza a produção em larga escala de componentes quânticos.

O resultado permite o desenvolvimento de comunicações quânticas ultrasseguras sem a substituição da infraestrutura global de telecomunicações. Chips quânticos e repetidores ópticos poderão ser conectados diretamente às fibras ópticas já instaladas.

Os pesquisadores indicam que o próximo passo envolve a integração desses emissores em sistemas completos de comunicação quântica. Essas plataformas poderão trocar chaves criptográficas invioláveis e conectar processadores quânticos distantes.

O estudo posiciona a Dinamarca como polo relevante na ciência quântica europeia e abre caminho para maior cooperação internacional no desenvolvimento de tecnologias quânticas.

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