Separador de Fótons Abre a Porta para Computadores Quânticos Totalmente Ópticos

Uma equipe de pesquisa da Universidade de Basel, Suíça, apresentou esta semana um novo método de separar fótons individuais de aglomerados. O novo método permite que os pesquisadores controlem melhor as interações em nível molecular. Notavelmente, muitos pesquisadores veem a classificação de fótons individuais de estruturas com múltiplos fótons como um passo crucial para usar essa tecnologia para alimentar os supercomputadores do mundo e muito mais. Aqui está o que você precisa saber.

Estudo do Separador

Os engenheiros buscaram demonstrar como um dispositivo Sifter poderia realizar essa tarefa de forma confiável e eficaz. O sistema integra um emissor quântico que permite a criação de um átomo unidimensional conhecido como ponto quântico. Curiosamente, o estudo aprofunda como um mecanismo de separador canaliza fótons para separá-los com base em estarem sozinhos ou conectados a outros fótons. Para realizar essa tarefa, a equipe fez algumas alterações no modelo Jaynes-Cummings.

Variações ao modelo Jaynes-Cummings

O modelo Jaynes-Cummings ajudou a moldar a óptica quântica por mais de sessenta anos. Edwin Jaynes e Frank Cummings o apresentaram ao mundo em 1963, e tem sido vital para o setor desde então. Notavelmente, esse modelo simplificou a compreensão dos pesquisadores sobre interações luz-matéria, incluindo como um átomo de dois níveis interage com um campo eletromagnético quantizado. Esses fatores fizeram do modelo Jaynes-Cummings o ideal para a criação de novas fórmulas.

Havia algumas desvantagens no modelo Jaynes-Cummings que os pesquisadores precisaram superar para o estudo. A equipe descobriu que o modelo dificultava a identificação da eficiência máxima de acoplamento (fator 훽) e do momento de baixa descoerência. Assim, criaram uma variante que utilizava pontos quânticos para alcançar capacidades adicionais.

Testando a teoria do Separador

O primeiro passo ao testar a teoria do separador foi criar um ponto quântico semicondutor. Esse fóton de camada única representava um átomo unidimensional, que foi então colocado dentro de uma microcavidade. Essa microcavidade possuía paredes internas refletoras e foi deixada aberta para que pudesse ser ajustada, permitindo que os engenheiros regulassem 훽 e outros fatores.

Laser

Um laser fraco foi usado em conjunto com uma ilha de semicondutores de 20 nm de largura para atingir as paredes refletoras da microcavidade. Para o estudo, o laser foi focalizado nas paredes parcialmente transparentes da cavidade antes de ser ativado via separação de dois espelhos. A luz refratada foi então direcionada para um arranjo de divisor de feixe com placas meia-onda inclinadas especificamente para separar os fótons. Além disso, o divisor de feixe foi construído para ser sensível à polarização, o que também ajudou a separar de forma mais eficaz.

Notavelmente, o divisor direcionou automaticamente fótons individuais para uma porta separada dos aglomerados de múltiplos fótons. Além disso, o sistema mediu quantos fótons interagiram com o ponto quântico para determinar o estado real da energia. Pontos quânticos são ideais para essa tarefa porque absorvem fótons e emitem luz com base nas diversas interações.

Resultados

Os pesquisadores descobriram que o separador separou com precisão fótons individuais de aglomerados. O estudo também demonstrou que os engenheiros puderam alcançar uma extinção de 99,2 % na transmissão usando um laser fraco. Além disso, os novos dados revelaram alguns resultados interessantes, incluindo funções de correlação de segunda ordem.

Impressionantemente, o separador torna possível separar e medir a quantidade de fótons que passam pelo mecanismo com precisão. Essa capacidade abrirá novas oportunidades no futuro, pois a habilidade de confirmar o agrupamento de fótons, separar fótons com base no estado e monitorar melhor os níveis de excitação dos fótons são passos cruciais para, um dia, usar essa tecnologia para alimentar computadores de próxima geração e muito mais.

Caso de Uso Potencial

Existem muitos casos de uso potenciais para essa tecnologia. A principal área de foco para essa tecnologia é a criação de novos portões lógicos fotônicos. A lógica quântica desempenha um papel crítico nos super-rapidos computadores quânticos de hoje. No entanto, tem sido difícil criar portões lógicos fotônicos 100 % totalmente ópticos para computadores quânticos até o momento, pois a ciência ainda não era suficientemente confiável. Este estudo mais recente abre a porta para que esses sistemas finalmente avancem.

Benefícios do Separador de Fótons

O estudo do separador de fótons revela vários benefícios. Em primeiro lugar, essa tecnologia ajudará os pesquisadores a entender melhor a luz e como ela interage com o mundo em nível de fóton único. Esse nível de monitoramento aprofundado não estava disponível anteriormente. Assim, muitos acreditam que essa descoberta ajudará a humanidade a aproveitar melhor o poder e a velocidade da luz para melhorar tudo.

Controle sobre as estatísticas dos fótons

Esta pesquisa oferece outro benefício, pois é a primeira vez que um método confiável de classificar fótons até seu elemento único foi desenvolvido. Essa capacidade permitirá que engenheiros criem dispositivos que possam determinar estados como forte agrupamento ou antibunching para realizar tarefas como converter luz em energia em nível de fóton único, garantindo uma nova era de eficiência.

Pesquisadores

Os pesquisadores por trás do projeto foram liderados por Richard Warburton, da Universidade de Basel, Suíça. A equipe demonstrou com sucesso seu método de separador de fótons e agora busca expandir sua pesquisa nos próximos meses. Seu trabalho se baseia em décadas de estudos quânticos e ajudará a impulsionar o próximo capítulo da pesquisa quântica.

Duas Empresas que Podem se Beneficiar do Estudo do Separador de Fótons

Várias grandes empresas de tecnologia poderiam integrar as descobertas deste estudo para melhorar seus produtos e serviços. Essas empresas já dominam o setor exclusivo de computação quântica. Assim, elas poderiam obter retornos ainda maiores no futuro ao aproveitar essa descoberta.

1. Honeywell

(HON )

Honeywell é uma pioneira no setor de computadores quânticos. O fabricante abrange múltiplas indústrias e está em operação desde 1906. Esta empresa baseada na Carolina do Norte oferece tecnologias aeroespaciais e de construção ao mercado e é uma das ações mais reconhecíveis hoje.

Notavelmente, a Honeywell começou sua ascensão à fama pouco depois de se fundir com a AlliedSignal em 1999. Essa fusão foi seguida pela aquisição da Universal Oil Products por US$ 1,2 bilhão em 2002. Hoje, a Honeywell continua sendo uma força dominante no mercado. Seus produtos incluem uma ampla variedade de ofertas, como Sistemas de Controle Ambiental, Sistemas de Energia Elétrica, Acessórios de Sistemas de Motores, Soluções de Segurança e Produtividade, e redes de Automação e Controle.

Honeywell é um “hold” forte para os traders por várias razões. Primeiro, a empresa ocupa a posição #115 na Fortune 500 e foi reconhecida como uma das “Empresas Mais Admiradas do Mundo” pela revista Fortune no ano passado. Atualmente, a Honeywell emprega mais de 95 000 profissionais qualificados. Além disso, registrou US$ 36,66 bilhões em receita em 2023, tornando-se um dos maiores ganhadores no setor de computadores quânticos. Esses fatores fazem da Honeywell uma ação a ser observada, já que seu próximo relatório de ganhos pode gerar maior demanda por esse ativo.

2. Arqit Quantum ARQQ

(AARQ )

Arqit Quantum é uma empresa de cibersegurança baseada no Reino Unido que oferece proteção contra ataques de computadores quânticos. Esses dispositivos superpoderosos um dia dominarão o cenário computacional. Suas capacidades os tornam ideais para a computação de próxima geração, mas também os tornam uma grande ameaça para os profissionais de cibersegurança de hoje.

Reconhecendo a demanda por sistemas altamente seguros e resistentes a ataques quânticos, David John Williams, David James Bestwick e Geoffrey Taylor fundaram a Arqit Quantum. Sua abordagem única inclui oferecer Plataforma-como-Serviço (Paas) e opções de armazenamento QuantumCloud. Ambos protegem os usuários contra ameaças de hacking por computadores quânticos.

A Arqit Quantum sofreu alguma perda de valor em agosto, assim como a maior parte do setor de tecnologia enfrentou perdas. No entanto, a empresa tem muito potencial de valorização, especialmente ao considerar as crescentes ameaças de guerra cibernética globalmente. A plataforma única de criptografia de acordo de chave simétrica segura para a computação quântica da Arqit Quantum oferece proteção em nível empresarial quando necessário.

A Arqit Quantum recentemente firmou uma parceria estratégica com a Sparkle para criar um Prova de Conceito (PoC) de Rede-como-Serviço, que pode ajudar a demonstrar a eficácia dos sistemas da Arqit contra ataques quânticos. Analistas preveem algum crescimento desse ativo à medida que a empresa continua acumulando reconhecimentos por sua pesquisa científica.

Só no ano passado, a Arqit Quantum recebeu o Innovation in Cyber Award, o Cyber Security Software Company of the Year Award, e foi homenageada pelos Institution of Engineering and Technology (IET) Awards 2023 por sua pesquisa inovadora em computação quântica.

O Futuro é Quântico

É indiscutível que o poder de computação se tornou um componente central da segurança nacional e muito mais. À medida que mais cidades do mundo se tornam inteligentes, esses sistemas certamente desempenharão um papel cada vez mais vital na vida diária das pessoas. Consequentemente, a maioria concorda que a tecnologia quântica precisa ser aperfeiçoada e protegida de maneira que não seja prejudicial.

Separadores de Fótons – Desbloqueando a Computação Quântica Óptica

O mundo continua avançando rumo à era da computação quântica. Esses dispositivos agora são menores e mais disponíveis do que nunca. No futuro, eles estarão comercialmente disponíveis para todos, abrindo a porta para novas oportunidades em diversos mercados. Por enquanto, o separador de fótons é um elemento crucial da evolução da computação binária para opções quânticas.

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