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Tres componentes de computadora cuántica integrados en un chip – Calendae

Hola otra vez. En el teclado Jordi Oriol y esta vez te voy a contar sobre Tres componentes de computadora cuántica integrados en un chip – Calendae

Científicos de la Universidad de Stuttgart y del KIT logran realizar importantes avances en el camino hacia las computadoras cuánticas.

Las computadoras cuánticas algún día deberían poder resolver algunos problemas de computación mucho más rápido que una computadora clásica. Uno de los enfoques más prometedores se basa en el uso de fotones individuales para transportar y procesar información cuántica. Científicos de Universidad de Stuttgart y el Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) ahora pudieron integrar tres componentes principales necesarios (fuente de fotón único, divisores de haz y detectores de fotón único) en un solo chip y utilícelo a nivel de fotón único. Esta para experimentar demuestra la funcionalidad de los bloques de construcción para un sistema escalable para procesos de información cuántica basados ​​en fotones. Los resultados se publicaron en Nano Letters.

Circuito fotónico en el que se emiten, guían y dividen fotones individuales en dos brazos de guía de ondas. La detección se realiza en chip a través de detectores integrados al final de los dos brazos de las guías de ondas, las capas metálicas reflectantes ayudan a suprimir la luz dispersa proveniente del láser de excitación.
Foto: Universidad de Stuttgart / Mario Schwartz

Al contrario de la tecnología de silicio generalizada, el experimento se implementó en un archivo arseniuro de galio (GaAs), que permite la integración directa de estructuras de tamaño nanométrico, llamadas puntos cuánticos (QD), que pueden actuar como fuentes eficientes a pedido de fotones individuales. Además, GaAs permite que estos fotones individuales sean guiados a circuitos lógicos ópticos y detectores especiales en chip compuestos por nanocables superconductores. En el experimento, los fotones individuales emitidos por un punto cuántico bombeado ópticamente fueron guiados dentro de una guía de ondas de fotones y divididos por un divisor de haz en chip en dos brazos de guía de ondas, cada uno equipado con un detector.

«Uno de los desafíos hasta ahora en este tipo de experimento todo en chip ha sido la proximidad del láser de excitación a los detectores en el chip», explica. Mario Schwartz.

El estudiante de doctorado del Instituto de Óptica de Semiconductores e Interfaces Funcionales (IHFG) de la Universidad de Stuttgart, ha estado trabajando en los últimos años en la realización de un experimento de prueba de principio para demostrar la viabilidad de combinar todos los componentes principales en uno chip fotónico. El proyecto se llevó a cabo en estrecha colaboración con el estudiante de doctorado Ekkehart Schmidt de KIT, que es un experto en el diseño e implementación de detectores en chip.

«Los detectores son incapaces de distinguir los fotones del láser y los fotones del punto cuántico, lo que lleva a eventos de detección no deseados», señala Schmidt.

Los científicos pudieron reducir significativamente la influencia de los fotones láser implementando capas de metal reflectante en el chip. Esta idea permitió la verificación de la naturaleza cuántica de la emisión QD utilizando solo componentes en el chip. “El exitoso experimento es un gran paso adelante y demuestra el potencial de los circuitos fotónicos totalmente integrados con todos los componentes principales implementados en un solo chip.

Vemos claras posibilidades de aumentar la complejidad del dispositivo en un futuro próximo «, dice. Prof. Dr. Peter Michler, director del IHFG, Universidad de Stuttgart.

Prof.Dr. Peter Michler, Mario Schwartz, Florian Hornung, Universidad de Stuttgart, Instituto de Óptica de Semiconductores e Interfaces Funcionales (IHFG) [via]

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