Dispositivo óptico-mecânico impulsiona avanço em redes quânticas

A equipe de pesquisadores da Unicamp, TU Delft e ETH de Zurique avançou no desenvolvimento de redes quânticas ao utilizar cavidades optomecânicas nanométricas. Nesse contexto, um dispositivo óptico-mecânico conecta diretamente luz a vibrações mecânicas, sendo ressonadores construídos na escala do nanômetro.

Os ressoadores nanomecânicos atuam como pontes entre circuitos supercondutores e fibras ópticas, sendo os circuitos supercondutores uma tecnologia promissora para a computação quântica, enquanto as fibras ópticas são conhecidas por transmitir informações por longas distâncias com baixo ruído e sem perda de sinal, como destaca o professor Thiago Alegre da Unicamp.

Uma inovação apresentada pela equipe é a introdução da optomecânica dissipativa, permitindo maior controle da interação optoacústica. Ao contrário dos dispositivos tradicionais, essa abordagem permite que os fótons sejam espalhados diretamente da guia de onda para o ressoador.

Dispositivo óptico-mecânico e seu marco

A equipe alcançou um marco ao criar o primeiro sistema optomecânico dissipativo operando em um regime em que a frequência mecânica supera a taxa de dissipação óptica. Essa conquista resultou em um aumento significativo na frequência mecânica e na taxa de acoplamento opto-mecânico, proporcionando perspectivas promissoras para o desenvolvimento de dispositivos mais eficazes.

Os inovadores ressonadores optomecânicos foram produzidos utilizando tecnologias consolidadas na indústria de semicondutores da microeletrônica. Estes ressonadores são compostos por vigas nanométricas de silício suspensas, as quais, ao vibrarem, simultaneamente confinam fônons de suas vibrações mecânicas e fótons da luz infravermelha. Ao lado dessas vigas, um guia de ondas, posicionado para permitir o acoplamento da fibra óptica à cavidade, proporciona o acoplamento dissipativo, elemento essencial para os resultados alcançados.

Este avanço não apenas abre novas perspectivas para a construção de redes quânticas imediatas, mas também estabelece uma base para futuras pesquisas fundamentais. A expectativa é que seja possível manipular individualmente os modos mecânicos e mitigar não linearidades ópticas em dispositivos optomecânicos, conforme destacado por Thiago.

Com informações de Nature.

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