A internet das coisas (IoT) permite a interconexão e transmissão de dados entre uma infinidade de objetos físicos, como dispositivos terminais, veículos e edifícios que são incorporados com eletrônicos, software, sensores, atuadores e conectividade de rede. Em redes ópticas 5G e 6G, as comunicações de alta velocidade e baixa latência permitem a interconexão entre uma ampla variedade de terminais por meio da IoT. Além disso, as tecnologias quânticas estão a caminho de remodelar o futuro da Internet, fornecendo uma transmissão de dados consideravelmente mais rápida e segura devido a novos protocolos de criptografia baseados em leis quânticas. A regra de ouro de tais aplicativos importantes é que todos eles requerem a utilização de fontes de laser para realizar tarefas complexas em velocidade ultra-rápida e para permitir comunicações de banda larga seguras e com eficiência energética.
Para atingir esses objetivos, nanoestruturas semicondutoras com baixa dimensionalidade, como pontos quânticos e traços quânticos, são uma das melhores soluções heurísticas e atrativas para a obtenção de lasers de alto desempenho. Em um novo artigo publicado na Light Science & Application, uma equipe de cientistas, liderada pelo Professor Frédéric Grillot da Télécom Paris, Institut Polytechnique de Paris, França, e colegas de trabalho revisaram suas descobertas recentes sobre lasers nanoestruturados utilizando uma região ativa feita com nanoestruturas de pontos quânticos e traços quânticos. O estudo demonstra a importância do uso de emissores de luz baseados em nanoestruturas e destaca o impacto que esses dispositivos fotônicos têm na indústria e na sociedade. A importância deste trabalho é realizada devido a fortes colaboradores acadêmicos em todo o mundo, todos especialistas em tecnologia de pontos quânticos.
“Destacamos o potencial dos lasers de ponto quântico e traço quântico para operação de baixo ruído, porque eles apresentam um fator de inversão de população baixo e ruído de emissão espontânea amplificado reduzido, bem como fator de aumento de largura de linha baixa. Lasers com largura de linha estreita e ruído de baixa intensidade relativa são necessários para comunicação coerente, relógios atômicos ópticos, síntese de frequência, espectroscopia de alta resolução e sistemas de detecção distribuídos.”
“Devido ao alto nível de integração de vários componentes optoeletrônicos em um chip fotônico, os lasers semicondutores híbridos heterogeneamente integrados em silício são mais sensíveis à reflexão. Provamos a excelente estabilidade contra feedback óptico dos lasers de pontos quânticos epitaxiais, que é a maior conquista sempre por impulsionar o desenvolvimento de transmissões livres de isolamento em chips de silício “, acrescentaram.
“Outra característica peculiar dos pontos quânticos resulta de suas grandes não linearidades ópticas com velocidade de resposta rápida. Usando uma única seção de lasers de pontos quânticos cultivados diretamente em silício, é possível obter eficiência de conversão de mistura de quatro ondas suficiente para demonstrar o travamento automático com duração de pulso sub-picossegundo e largura de linha de combinação de frequência kHz. ”
“A perspectiva futura pode considerar a implantação de pontos quânticos em tecnologias quânticas, como para estados coerentes e espremedores de luz. Em particular, os estados espremedores podem ser usados para substituir fontes de laser limitadas por ruído de tiro, em que o oscilador de ruído ultrabaixo operando abaixo do limite quântico padrão é altamente significativo em metrologia, espectroscopia e para quaisquer medições de precisão. Além disso, na distribuição de chave quântica baseada em fótons emaranhados, uma grande largura de banda de compressão é desejável para alcançar transmissões de dados em alta velocidade “, previram os cientistas.
“Com base nos resultados relatados neste artigo, cientistas, pesquisadores e engenheiros podem chegar a um julgamento informado sobre a utilização de nanoestruturas automontadas para aplicações que variam de tecnologias integradas baseadas em silício a sistemas de informação quântica.”
Publicado em 21/08/2021 10h15
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