Uma nova geração de fibras ópticas especiais foi desenvolvida por físicos da Universidade de Bath, no Reino Unido, para lidar com os desafios de transferência de dados que devem surgir na futura era da computação quântica.
Luz brilhante guiada por uma fibra óptica fabricada na University of Bath. Crédito: Cameron McGarry, University of Bath
As tecnologias quânticas prometem fornecer poder computacional inigualável, permitindo-nos resolver problemas lógicos complexos, desenvolver novos medicamentos e fornecer técnicas criptográficas inquebráveis para comunicações seguras. No entanto, as redes de cabos usadas hoje para transmitir informações pelo mundo provavelmente não serão ideias para comunicações quânticas, devido aos núcleos sólidos de suas fibras ópticas.
Diferentemente das fibras ópticas comuns, as fibras especiais fabricadas em Bath têm um núcleo microestruturado, que consiste em um padrão complexo de bolsas de ar que percorrem todo o comprimento da fibra.
"As fibras ópticas convencionais que são o carro-chefe das nossas redes de telecomunicações de hoje, transmitem luz em comprimentos de onda que são totalmente governados pelas perdas do vidro de sílica. No entanto, esses comprimentos de onda não são compatíveis com os comprimentos de onda operacionais das fontes de fótons únicos, qubits e componentes ópticos ativos, que são necessários para tecnologias quânticas baseadas em luz ", disse a Dra. Kristina Rusimova do Departamento de Física de Bath.
A Dra. Rusimova e seus colegas descrevem as fibras de última geração feitas em Bath, juntamente com outros desenvolvimentos recentes e futuros no campo emergente da computação quântica, em um artigo acadêmico publicado na Applied Physics Letters Quantum.
A Dra. Rusimova, principal autora sênior do artigo, acrescentou: "O design e a fabricação de fibras ópticas estão na vanguarda da pesquisa do Departamento de Física da Universidade de Bath, e as fibras ópticas que estamos desenvolvendo com computadores quânticos em mente estão estabelecendo as bases para as necessidades de transmissão de dados do futuro."
Além de nos conectar
Eles também descrevem como essas fibras ópticas especiais podem ir além de nos conectar a uma rede para implementar computação quântica, agindo como fontes de fótons únicos emaranhados, conversores de comprimento de onda quânticos, interruptores de baixa perda ou recipientes para memórias quânticas.
O Dr. McGarry disse: "Ao contrário das fibras ópticas normalmente usadas para telecomunicações, as fibras especiais que são rotineiramente fabricadas em Bath têm um núcleo microestruturado, consistindo em um padrão complexo de bolsas de ar que percorrem todo o comprimento da fibra. O padrão dessas bolsas de ar é o que permite aos pesquisadores manipular as propriedades da luz dentro da fibra e criar pares de fótons emaranhados, alterar a cor dos fótons ou até mesmo prender átomos individuais dentro das fibras."
"Pesquisadores ao redor do mundo estão fazendo avanços rápidos e empolgantes nas capacidades das fibras ópticas microestruturadas de maneiras que são de interesse da indústria", disse a Dra. Kerrianne Harrington, pesquisadora de pós-doutorado no Departamento de Física.
"Nossa perspectiva descreve os avanços interessantes dessas novas fibras e como elas podem ser benéficas para futuras tecnologias quânticas."
O Dr. Alex Davis, bolsista de aceleração de carreira quântica do EPSRC em Bath, acrescentou: "É a capacidade das fibras de confinar firmemente a luz e transportá-la por longas distâncias que as torna úteis.
"Além de gerar fótons emaranhados, isso nos permite gerar estados quânticos de luz mais exóticos com aplicações em computação quântica, detecção de precisão e criptografia de mensagens que não podem ser quebradas."
A vantagem quântica – a capacidade de um dispositivo quântico de executar uma tarefa de forma mais eficiente do que um computador convencional – ainda precisa ser demonstrada de forma conclusiva. Os desafios tecnológicos identificados na perspectiva provavelmente abrirão novos caminhos para a pesquisa quântica e nos aproximarão de atingir esse marco importante. Espera-se que as fibras ópticas fabricadas em Bath ajudem a estabelecer as bases para os computadores quânticos do amanhã.
Fonte: Universidade de Bath
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