Resumo interno:
- O ETRI, em colaboração com o KAIST e a Universidade de Trento, desenvolveu um circuito quântico integrado fotônico de silício de 8 fótons, alcançando um emaranhamento de 6 qubits, com planos futuros para escalar até 32 qubits.
- A tecnologia de chip quântico fotônico de silício permite a manipulação eficiente de qubits fotônicos, proporcionando robustez, operação em temperatura ambiente e baixo consumo de energia.
- Esta pesquisa faz parte do programa ETRI, apoiado pela Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia, para desenvolver computadores quânticos baseados em fotônica de silício, com planos para trabalhar em serviços de computação quântica baseados em nuvem e sistemas quânticos de grande escala.
NOTÍCIAS – Um grupo de pesquisadores sul-coreanos criou com sucesso um chip de circuito quântico integrado usando fótons (partículas de luz). Espera-se que esta conquista melhore a competitividade global do grupo na pesquisa em computação quântica.
O Instituto de Pesquisa em Eletrônica e Telecomunicações (ETRI) anunciou que desenvolveu um sistema capaz de controlar oito imagens por meio de um chip de circuito integrado fotônico. Com este sistema, eles podem explorar diversos fenômenos quânticos, como o emaranhamento de múltiplas partículas resultante da interação de fótons.
A extensa pesquisa do ETRI sobre circuitos quânticos fotônicos de silício levou à demonstração do emaranhamento quântico de 2 e 4 qubits, alcançando excelente desempenho em um chip fotônico de silício de 4 qubits. Estes benefícios resultaram do seu esforço de colaboração com a KAIST e a Universidade de Trento, em Itália, e foram publicados nas prestigiadas revistas científicas Photonics Research e APL Photonics.
Como avanço adicional, o ETRI demonstrou recentemente o emaranhamento de 6 qubits usando um chip projetado para controlar 8 qubits fotônicos. O emaranhamento de 6 qubits representa uma conquista recorde em circuitos quânticos baseados em um chip fotônico de silício.
Os circuitos quânticos baseados em qubits fotônicos estão entre as tecnologias mais promissoras atualmente em pesquisa ativa para construir um computador quântico universal. Vários qubits fotônicos podem ser integrados em um pequeno chip de silício do tamanho de uma unha, e um grande número desses pequenos chips podem ser conectados por fibras ópticas para formar uma grande rede de qubits, permitindo a realização de um computador quântico universal. Os computadores quânticos fotônicos oferecem vantagens em termos de utilização reduzida da rede óptica, operação em temperatura ambiente e baixo consumo de energia.
Um qubit fotônico pode ser codificado usando dois caminhos de propagação de fótons, um caminho atribuído como 0 e outro como 1. Para um circuito de 4 qubits, são necessários 8 caminhos de propagação, e para 8 qubits, são necessários 16 caminhos. . Os circuitos quânticos podem ser ligados em um chip fotônico, que inclui fontes de fótons, filtros ópticos e interruptores ópticos lineares, e finalmente medidos usando detectores de fóton único altamente sensíveis.
O chip de 8 qubit inclui 8 fontes fotônicas e cerca de 40 interruptores ópticos que controlam os caminhos de propagação dos fótons. Cerca de metade dessas 40 transições são usadas exclusivamente como portas quânticas ópticas lineares. A configuração fornece uma estrutura básica para a computação quântica, medindo estados quânticos usando detectores de fóton único.
A equipe de pesquisa mediu o efeito Hong-Ou-Mandel, um fenômeno quântico interessante onde dois fótons diferentes vindos de direções diferentes podem interferir e viajar juntos no mesmo caminho. Em outro experimento quântico notável, eles demonstraram um estado emaranhado de 4 qubits em um circuito integrado de 4 qubits (5 mm x 5 mm). Recentemente, eles estenderam sua pesquisa para a detecção de 8 fótons usando um circuito integrado de 8 qubits (10 mm x 5 mm). Os pesquisadores planejam fabricar chips de 16 qubits ainda este ano, seguidos de expansão para 32 qubits como parte de sua pesquisa em andamento em computação quântica.
Yoon Chun-Ju, vice-presidente assistente da Divisão de Pesquisa Quântica da ETRI, disse: “Planejamos avançar nossa tecnologia de hardware quântico para um serviço de computação quântica baseado em nuvem. Nosso principal objetivo é desenvolver uma escala de laboratório para fortalecer nossas capacidades de pesquisa em computação quântica.”
Lee Jong-Moo, da Seção de Pesquisa em Computação Quântica do ETRI, que liderou esta descoberta, disse: “A pesquisa sobre a aplicação de computadores quânticos é muito ativa em todo o mundo. No entanto, ainda são necessárias extensas pesquisas de longo prazo para alcançar uma computação quântica eficiente, especialmente para superar os erros computacionais causados pelo ruído nos processos quânticos. “
Na última década, o ETRI alcançou marcos significativos no campo da tecnologia quântica, incluindo:
- comunicação de criptografia quântica sem fio (100m)
- desenvolvimento de tecnologias de compilador de computação
- a criação de sistemas de transmissão de criptografia quântica em cooperação com três grandes empresas coreanas de telecomunicações
- o desenvolvimento de uma tecnologia chave para uma Internet quântica que funcione à temperatura ambiente
- tecnologia que garante segurança quântica criptográfica
- o desenvolvimento de algoritmos quânticos para criptografia pós-quântica e a demonstração de todos os métodos pós-quânticos
- descoberta da tecnologia de chip de criptografia homomórfica rápida
Atualmente, a ETRI emergiu como líder global, com foco em computação quântica, comunicações e sensores, com forte ênfase no desenvolvimento e comercialização de tecnologias quânticas.
A pesquisa de chips quânticos fotônicos de silício foi conduzida como parte do projeto interno de pesquisa de novos conceitos da ETRI, “Exploração de um computador quântico baseado em fotônica de silício”, e é apoiada pela Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia como parte de seu Projeto de Desenvolvimento de Computadores Quânticos. . .
Sobre o Instituto de Pesquisa em Eletrônica e Telecomunicações (ETRI)
O ETRI é um instituto de pesquisa sem fins lucrativos financiado pelo governo. Desde a sua criação em 1976, o ETRI, um instituto global de investigação em TIC, tem feito os seus maiores esforços para proporcionar à Coreia um crescimento notável no domínio da indústria das TIC. O ETRI coloca a Coreia como um dos principais países em TIC do mundo, ao continuar a desenvolver a primeira e melhor tecnologia do mundo.
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