Efeito quântico possibilita codificar mais informações em microchip

C&T Inovação - BR

Um estudo divulgado em janeiro de 2017 trata a possibilidade de tirar partido de um fenômeno de interferência luminosa tipicamente quântico para codificar mais informações em microchips de silício. A pesquisa foi conduzida pelo grupo de Michal Lipson na Cornell University com a colaboração de Paulo Nussenzveig, professor titular do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IF-USP).


Os resultados foram comunicados no artigo Quantum interference between transverse spatial waveguide modes, publicado no periódico Nature Communications. Nussenzveig participou do estudo no âmbito do Projeto Temático “Explorando informação quântica com átomos, cristais e chips”, coordenado por Marcelo Martinelli e apoiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).


“Minha interação com o grupo visa explorar efeitos quânticos resultantes da integração de processamento eletrônico e comunicação fotônica em microchips de silício”, explicou Nussenzveig. No estudo em pauta, o efeito explorado foi a interferência luminosa chamada de Hong-Ou-Mandel (HOM).


Descoberta em 1987 por Chung Ki Hong, Zhe Yu Ou e Leonard Mandel, essa interferência ocorre quando dois fótons indistinguíveis incidem sobre um vidro 50% transmissor e 50% refletor, um de cada lado do vidro. Nesse caso, quatro situações são idealmente possíveis: 1) o fóton que vem de cima é refletido e o fóton que vem de baixo é transmitido; 2) ambos os fótons são transmitidos; 3) ambos os fótons são refletidos; 4) o fóton que vem de cima é transmitido e o fóton que vem de baixo é refletido.


O efeito quântico, descrito pelas chamadas Regras de Feynman, faz com que as situações (2) e (3) se anulem por interferência quântica destrutiva, de modo que o quadro resultante é ou bem os dois fótons saírem para cima (1) ou bem os dois fótons saírem para baixo (4), mas nunca um fóton para cada lado.


“Trata-se de um típico efeito quântico, pois conjuga no mesmo fenômeno um aspecto ondulatório (a interferência) e um aspecto corpuscular (a contagem de dois fótons discretos). O desvio do par de fótons para um lado ou para o outro pode ser considerado um bit de informação”, comentou Nussenzveig.


O esforço para integrar óptica quântica à eletrônica é algo que já vem ocorrendo há algum tempo. A originalidade do estudo foi demonstrar que é possível usar os modos transversos dos guias de onda como codificadores de informação. E, multiplicando os modos transversos, agregar cada vez mais informação, na escala do microchip.


Outra peculiaridade do estudo diz respeito à própria composição do grupo de pesquisa. Nele, há jovens pesquisadores, homens e mulheres, de origem indiana, chinesa ou europeia, liderados por uma experiente cientista israelense com a colaboração de um experiente cientista brasileiro.


Mais informações no www.youtube.com/watch?v=M0XsmNGAa98


(Agência ABIPTI com informações da Agência Fapesp)


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