Revolução na pesquisa quântica: os cientistas de Paderborn estão estabelecendo novos padrões!

Revolução na pesquisa quântica: os cientistas de Paderborn estão estabelecendo novos padrões!

Cientistas do Universidade de Paderborn fizeram avanços inovadores na pesquisa quântica. Em um novo projeto, foi desenvolvido um circuito criogênico que permite controlar e manipular quanta de luz (fótons) com muito mais rapidez. Esta inovação não é importante apenas para a computação quântica, mas também pode ter aplicações revolucionárias em comunicação e simulação.

Os resultados desta investigação foram publicados na revista especializada Optica. Os pesquisadores foram capazes de manipular ativamente pulsos de luz que consistem em fótons individuais, o que foi possível usando a chamada “operação feedforward”. Este método permite a medição e controle em tempo real do fluxo luminoso, reduzindo significativamente as limitações técnicas anteriores que causavam atrasos na medição, processamento e controle. A nova tecnologia consegue minimizar esses atrasos para menos de um quarto de bilionésimo de segundo.

Inovações técnicas e colaborações

Frederik Thiele e Niklas Lamberty do grupo de trabalho “Mesoscopic Quantum Optics” usaram detectores supercondutores de última geração para medir com precisão quanta de luz. Este circuito eletrônico operava em temperaturas extremamente baixas, em torno de -270 graus Celsius, o que era crucial para processar os sinais sem atrasos significativos. Verificou-se também que o circuito gera menos calor, o que é de grande importância para o funcionamento em criostatos.

Combinada sob o nome de projeto ARCTIC (“Pesquisa Avançada em Tecnologias Criogênicas para Computação Inovadora”), a pesquisa visa estabelecer uma cadeia de abastecimento europeia para fotônica criogênica e microeletrônica. Este projeto envolve cerca de 36 importantes institutos de investigação europeus, instalações de produção industrial e parceiros de aplicação. Juntos, estão a trabalhar no desenvolvimento de microssistemas TIC escaláveis, que são de importância central para a indústria da computação quântica.

Perspectivas para comunicação quântica

O controle rápido e preciso dos fótons não só tem implicações para a computação quântica, mas também abre perspectivas promissoras para a comunicação quântica. Esta tecnologia permite a troca de chaves à prova de toque para codificar informações relevantes para a segurança. Em contraste com os métodos de criptografia algorítmica, a segurança da comunicação quântica é baseada nos princípios físicos do emaranhamento quântico e no princípio da superposição. Fraunhofer IOF, que trabalha com parceiros da indústria e das empresas, desenvolve as bases para sistemas de comunicação quântica e tecnologias de link óptico.

O projeto QuNET desempenha aqui um papel especial, cujo objetivo é utilizar a comunicação quântica em redes de alta segurança. Na primeira fase do projeto será realizada uma experiência chave que inclui, entre outras coisas, um demonstrador de tecnologia que permite uma ligação segura entre dois edifícios através de uma ligação óptica de feixe livre. Estes desenvolvimentos poderão aumentar significativamente os padrões de segurança nas comunicações modernas.

Os avanços na criogenia e nas comunicações quânticas não representam apenas um marco técnico, mas também demonstram as possibilidades inerentes à próxima geração de processadores quânticos e aplicações de TIC. A colaboração entre instituições de investigação e a indústria será crucial para continuar a desenvolver estas tecnologias e a colocá-las em aplicações.