Primeiro processador de luz programável impulsionará computação quântica

Este é o processador baseado em luz reprogramável.
[Imagem: Will Wright/RMIT University]

Processador de luz programável

Uma equipe da Austrália, EUA e Itália construiu o que eles garantem ser o primeiro processador de luz reprogramável.

Existem várias plataformas de computação com luz, mas os processadores fotônicos resultantes são tipicamente baseados em guias de onda, uma espécie de "rodovias para a luz". Assim, são máquinas projetadas para executar uma única função.

Já o novo processador é "totalmente controlável", permitindo uma reprogramação rápida com baixo consumo de energia, eliminando a necessidade de fabricar muitos dispositivos projetados para diferentes tarefas.

O novo processador foi construído com o promissor niobato de lítio, já usado em várias aplicações de ponta, incluindo chips eletroacústicos, processadores de luz e em tecnologias quânticas.

"A fabricação do dispositivo foi particularmente desafiadora porque tivemos que miniaturizar um grande número de eletrodos no topo dos guias de onda para atingir esse nível de reconfigurabilidade," disse o professor Mirko Lobino, da Universidade de Trento, na Itália.

"Os processadores fotônicos programáveis oferecem uma nova rota para explorar uma série de fenômenos nesses dispositivos que potencialmente desbloquearão avanços incríveis na tecnologia e na ciência," disse seu colega Yogesh Joglekar, da Universidade de Indiana, nos EUA.

Esta seria a "placa-mãe do computador fotônico", o aparato necessário para reprogramar e usar o processador fotônico (visto ao centro).
[Imagem: Will Wright/RMIT University]

Processador quântico fotônico

O processador de luz reprogramável lida com fótons individuais como carreadores de informação, o que o coloca mais no caminho da computação quântica do que da computação tradicional.

"Nosso projeto torna o computador quântico fotônico mais eficiente em termos de perdas de luz, o que é fundamental para manter a computação em andamento," disse Alberto Peruzzo, da Universidade RMIT, na Austrália. "Se você perder luz, terá que reiniciar o cálculo."

Além de ser reprogramável, outra grande vantagem é que o novo processador fotônico é escalonável. A equipe reprogramou o processador em uma série de experimentos, alcançando um desempenho equivalente a 2.500 dispositivos pela mera aplicação de diferentes tensões. Isto significa que os computadores quânticos fotônicos poderão ser muito mais compactos do que os baseados em qubits supercondutores, por exemplo.

Técnica de reprogramação do chip.
[Imagem: Yang Yang et al. - 10.1038/s41467-023-44185-z]

Ciência e tecnologia quânticas

Outras aplicações possíveis do novo chip incluem melhorar a capacidade de transmissão de dados para sistemas de comunicação invioláveis (criptografia quântica) e aplicações de detecção em monitoramento ambiental e cuidados de saúde, sugeriu Peruzzo.

"Demonstramos experimentalmente diferentes dinâmicas físicas em um único dispositivo", disse o pesquisador Yang Yang. "É como ter um interruptor para controlar o comportamento das partículas, o que é útil tanto para a compreensão do mundo quântico quanto para a criação de novas tecnologias quânticas."

Bibliografia:

Artigo: Programmable high-dimensional Hamiltonian in a photonic waveguide array
Autores: Yang Yang, Robert J. Chapman, Ben Haylock, Francesco Lenzini, Yogesh N. Joglekar, Mirko Lobino, Alberto Peruzzo
Revista: Nature Communications
Vol.: 10, Article number: 9
DOI: 10.1038/s41467-023-44185-z

Artigo: Experimental graybox quantum system identification and control
Autores: Akram Youssry, Yang Yang, Robert J. Chapman, Ben Haylock, Francesco Lenzini, Mirko Lobino, Alberto Peruzzo
Revista: npj Quantum Information
DOI: 10.1038/s41534-023-00795-5

Fonte: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=primeiro-processador-luz-programavel-impulsionara-computacao-quantica&id=010150240229