Antena Nanoenable Comunicação Quântica Avançada e Armazenamento de Dados

Pesquisadores da Universidade de Osaka, juntamente com parceiros de colaboração, fabricaram uma antena nano que pode ter grandes implicações para a comunicação de longa distância ultra-segura.

O estudo recente foi publicado em Applied Physics Express.

A equipe melhorou substancialmente a conversão de fóton para elétron por meio de uma nanoestrutura metálica, o que avançará o desenvolvimento de tecnologias para compartilhar e processar dados.

Transmitindo Informação Quântica a Longa Distância

Como a informação do computador clássico é baseada em leituras simples de ligado/desligado, é relativamente fácil usar uma tecnologia chamada repetidor para amplificar e transmitir informações sobre longas distâncias. No entanto, a informação quântica é mais complexa e baseada em leituras seguras, como a rotação do elétron.

Caixas de nanoboxes de semicondutor, ou pontos quânticos, são materiais que os pesquisadores vêm estudando para armazenar e transferir informações quânticas. Com isso, as tecnologias de repetidor quântico são limitadas de várias maneiras, incluindo a abordagem atual para converter informações baseadas em fótons para informações baseadas em elétrons. Esse processo é altamente ineficiente, o que levou a equipe de pesquisadores a procurar novas maneiras de superar esse problema de conversão e transferência.

A Antena Nano

Rio Fukai é o autor principal do estudo.

“A eficiência de conversão de fótons únicos em elétrons únicos em pontos quânticos de arsenieto de gálio — materiais comuns na pesquisa de comunicação quântica — é atualmente muito baixa”, diz Fukai. “Consequentemente, projetamos uma antena nano — consistindo em anéis concêntricos ultra-pequenos de ouro — para focar a luz em um único ponto quântico, resultando em uma leitura de voltagem do nosso dispositivo.”

Um dos resultados impressionantes deste estudo é que a equipe conseguiu aumentar a absorção de fótons em um fator de até 9 em comparação com a não utilização da antena nano. A maioria dos elétrons fotogerados não foi armazenada quando um único ponto quântico foi iluminado. Em vez disso, eles se acumularam em impurezas ou outros locais no dispositivo.

Os elétrons excessivos deram uma leitura de voltagem mínima que poderia ser distinguida daquela gerada pelos elétrons do ponto quântico. Tudo isso significa que a leitura pretendida do dispositivo não foi interrompida.

Akira Oiwa é o autor sênior da pesquisa.

“Simulações teóricas indicam que podemos melhorar a absorção de fótons em um fator de até 25”, diz Oiwa. ”Melhorar o alinhamento da fonte de luz e fabricar a antena nano com mais precisão são direções de pesquisa em andamento em nosso grupo.”

Esta nova pesquisa fornece nanofotônica bem estabelecida para avançar a comunicação quântica e redes de informação. Pode levar a novos tipos de tecnologias quânticas com aplicações potenciais em segurança de informação e processamento de dados.