Memria quntica integrada guarda dados em luz sob demanda

Eletrnica

Baseado em artigo de Liu Jia – CAS – 19/01/2021

Armazenamento sob demanda

Pesquisadores chineses conseguiram pela primeira vez realizar o armazenamento sob demanda de qubits fotnicos em uma memria quntica de estado slido integrada.

Uma memria quntica a tecnologia central para a construo de redes qunticas em grande escala. Repetidores ou discos rgidos futuramente construdos com essas memrias qunticas podero efetivamente superar a perda de ftons, estendendo assim a distncia de trabalho das redes qunticas.

O armazenamento sob demanda requer a determinao do tempo de armazenamento depois de o fton ter sido absorvido pela memria, o que essencial para as redes qunticas. No entanto, as memrias qunticas de estado slido integradas demonstradas at agora so todas baseadas no esquema de pente de frequncia atmica (PFA), que apresentam um tempo de armazenamento predeterminado.

A fim de alcanar o armazenamento sob demanda, os pesquisadores adotaram um esquema de memria quntica modificado: Um esquema PFA modulado por Stark – o efeito Stark, conhecido h mais de um sculo, consiste em aplicar um campo eltrico a um tomo para controlar seu espectro de cores.

Memria quntica integrada

Chao Liu e seus colegas usaram esse efeito para manipular a evoluo de ons de terras raras em tempo real, introduzindo dois pulsos eltricos para controlar o tempo de armazenamento da memria quntica.

Eles primeiro usaram um sistema de microusinagem a laser de femtossegundo para fabricar guias de ondas pticas na superfcie de um cristal de silicato de trio dopado com eurpio. Dois eletrodos colocados em ambos os lados dos guias de ondas pticos permitiram que o tempo de armazenamento pudesse ser controlado em tempo real com uma tenso compatvel com a lgica TTL (transistor-transistor logic) da eletrnica tradicional.

A perda na insero do guia de onda ptico foi inferior a 1 dB, que atualmente o melhor valor relatado para memrias qunticas de estado slido integradas.

O chip que guarda os qubits de luz compatvel com as tenses usadas nos circuitos eletrnicos comuns.
[Imagem: Chao Liu et al. – 10.1103/PhysRevLett.125.260504]

Qubits de intervalo de tempo

A equipe demonstrou o armazenamento sob demanda de qubits de intervalo de tempo com essa memria quntica de estado slido integrada, com uma fidelidade de armazenamento de 99,3% ( 0,2%) – a codificao no intervalo de tempo uma tcnica usada na cincia da informao quntica para codificar um qubit de informao em um fton.

Este resultado est prximo da melhor fidelidade de armazenamento alcanada com cristais (99,9%), que tambm foi relatado pelo mesmo grupo de pesquisa em 2012 – a alta fidelidade indica a confiabilidade dessa memria quntica integrada.

Memrias qunticas integradas sero essenciais para o armazenamento quntico de grande capacidade e para a construo das redes que comporo a esperada internet quntica.

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