Primeiro circuito integrado fotônico totalmente elétrico

Redação do Site Inovação Tecnológica -  20/10/2016

O nanotubo de carbono, no centro, emite os fótons, que são detectados pelos nanofios. A corrente de 0s e 1s ilustra o fluxo das informações. [Imagem: W.Pernice/WWU]

Miniaturização da luz

No ano passado, uma equipe internacional demonstrou que "conta-gotas de luz" muito simples poderiam ser usados em tecnologias fotônicas.

Esses conta-gotas de luz são mais conhecidos como geradores de fótons individuais, lâmpadas em nanoescala que emitem um fóton de cada vez. Eles representam uma das tecnologias fundamentais para viabilizar os futuros computadores à base de luz e os processadores quânticos.

Agora, uma equipe alemã conseguiu embutir toda aquela técnica dentro de um único chip, criando o primeiro circuito fotônico inteiramente controlado por eletricidade.

"Experimentos investigando a aplicabilidade da tecnologia óptica quântica até agora usam espaços de laboratórios inteiros. Contudo, se essa tecnologia pretende ser aplicada de forma significativa, ela deve ser acomodada dentro de um espaço mínimo," explicou o professor Ralph Krupke, do Instituto de Tecnologia Karlsruhe.

Circuito integrado fotônico

Cada nanolâmpada, ou fonte de fótons individuais, consiste em um nanotubo de carbono dopado com um átomo oxigênio. Os fótons emitidos por ele navegam por guias de onda - os "fios" para a luz -, sendo finalmente detectados - ou lidos - por nanofios supercondutores.

Todo este sistema foi montado dentro de um único chip, facilitando os experimentos e permitindo a conexão de vários segmentos para formar circuitos mais complexos.

Como todos os componentes são acionados eletricamente, não há mais necessidade do laser externo, normalmente usado ou para fornecer os fótons, ou para induzir sua emissão por outro nanocomponente.

Embora componentes individuais com as mesmas capacidades já tenham sido demonstrados em temperatura ambiente, o circuito integrado fotônico ainda precisa ser resfriado à temperatura necessária para o funcionamento dos nanofios supercondutores - a exemplo da maioria dos experimentos com processadores quânticos.

Bibliografia:

Fully integrated quantum photonic circuit with an electrically driven light source
Svetlana Khasminskaya, Felix Pyatkov, Karolina Slowik, Simone Ferrari, Oliver Kahl, Vadim Kovalyuk, Patrik Rath, Andreas Vetter, Frank Hennrich, Manfred M. Kappes, G. Goltsman, A. Korneev, Carsten Rockstuhl, Ralph Krupke, Wolfram H. P. Pernice
Nature Photonics
DOI: 10.1038/nphoton.2016.178