Um avanço significativo na tecnologia quântica foi anunciado por um grupo interdisciplinar das universidades de Boston, Berkeley e Northwestern. Os pesquisadores integraram fontes de luz quântica e eletrônica de controle em um único chip de silício, utilizando uma plataforma comercial de 45 nanômetros. Esse feito, que foi publicado na revista Nature Electronics, representa o primeiro sistema quântico eletrônico-fotônico totalmente integrado, fabricado com tecnologia CMOS padrão, sinalizando uma era de chips quânticos "prontos para escalar".
Um “fabricante de luz quântica” em miniatura
O chip desenvolvido funciona como uma rede de “fábricas de luz quântica”, que possui a capacidade de emitir pares de fótons correlacionados, essenciais para computação quântica, comunicações seguras e sensores ultra-precisos. Cada fonte no chip ocupa apenas um milímetro quadrado e inclui resonadores microring de silício, que são considerados fundamentais para o futuro da computação óptica, conforme destacado por Jensen Huang, da NVIDIA.
O desafio tecnológico envolveu a estabilização desses resonadores, que são sensíveis a variações térmicas e de fabricação. Para resolver isso, os pesquisadores integraram sensores fotônicos e sistemas de controle térmico diretamente no chip, ajustando em tempo real a ressonância de cada fonte quântica. Cada chip pode operar com até 12 fontes de fótons em paralelo, mantendo a sincronização mesmo diante de interferências internas.
Fabricação comercial: o verdadeiro salto
A produção do chip foi realizada por meio de uma plataforma CMOS de 45 nm, desenvolvida em colaboração com a GlobalFoundries e Ayar Labs. Isso demonstra que é possível escalar a integração quântica sem depender de processos experimentais ou protótipos de laboratório. "Este é um pequeno passo na evolução dos sistemas quânticos, mas vital, pois foi alcançado utilizando processos comerciais e reproduzíveis", afirmou Miloš Popović, da Boston University.
Daniel Kramnik, principal autor do design do chip em Berkeley, ressaltou o aspecto interdisciplinar da conquista: “Eletrônica, fotônica e óptica quântica normalmente avançam de forma paralela, mas aqui foram co-projetadas como um único sistema integrado”.
Um passo firme para o futuro quântico
Embora o chip ainda não funcione como um computador quântico, ele representa um marco significativo na construção de sistemas quânticos: miniaturizados, controláveis e escaláveis desde sua concepção. Seu impacto poderá abranger desde infraestruturas para comunicações seguras até componentes essenciais para arquiteturas de computação quântica híbridas ou sensores de precisão.
Além disso, muitos pesquisadores se juntaram a empresas de ponta no setor, como PsiQuantum, Ayar Labs e Google X, evidenciando o impulso que a fotônica de silício está recebendo tanto para aplicações em inteligência artificial quanto para a computação quântica integrada.
Esse projeto recebeu apoio da National Science Foundation (NSF), do programa FuSe sobre o futuro dos semicondutores, da Packard Foundation e da Catalyst Foundation, solidificando um ecossistema acadêmico-industrial comprometido em levar a tecnologia quântica do laboratório ao mercado.
Este chip quântico eletrônico-fotônico marca o princípio de uma nova era, onde a computação quântica poderá escalar sobre as mesmas bases tecnológicas que já impulsionam a revolução da inteligência artificial.
