Uma equipa de investigadores da École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) anunciou recentemente na revista *Science Advances* uma inovação: um detetor minúsculo capaz de detetar continuamente fotões individuais de micro-ondas. O dispositivo, que combina um ponto quântico duplo de semicondutor com uma cavidade de micro-ondas supercondutora, promete abrir novas perspetivas de aplicação nos campos da ótica de micro-ondas quântica, da deteção quântica e do processamento de informação quântica.
Os fotões de micro-ondas são as unidades fundamentais da radiação eletromagnética, amplamente utilizadas em tecnologias como Wi-Fi e radar, mas a sua energia é muito inferior à da luz visível, tornando a sua deteção extremamente difícil. As tecnologias quânticas atuais dependem da deteção fiável de fotões individuais, enquanto os métodos tradicionais em frequências de micro-ondas falham devido à energia insuficiente dos fotões. O detetor de fotões de micro-ondas desenvolvido pela equipa da EPFL supera este desafio ao converter os fotões incidentes numa corrente elétrica mensurável.
O núcleo deste detetor inclui o ponto quântico duplo e a cavidade de micro-ondas supercondutora. O ponto quântico duplo consiste em duas pequenas "ilhas" de material semicondutor, cada uma capaz de alojar um eletrão, e é fabricado numa heteroestrutura de arsenieto de gálio/arsenieto de gálio-alumínio para permitir um controlo eletrónico preciso. A cavidade supercondutora é construída com uma matriz de junções Josephson, armazena fotões de micro-ondas na gama de frequências de 3 a 5,2 gigahertz e interage fortemente com os pontos quânticos, convertendo eventos de absorção de fotões num sinal de corrente contínua.
Quando um fotão de micro-ondas entra na cavidade e a sua energia corresponde, um eletrão no ponto quântico duplo absorve o fotão e move-se, gerando uma corrente minúscula que permite aos investigadores detetar um fotão individual. Testes de desempenho mostraram que o dispositivo pode detetar entre 55% e 67,7% dos fotões incidentes sob diferentes ajustes, com uma eficiência máxima próxima de 70%, representando um avanço significativo na deteção de fotões de micro-ondas baseada em semicondutores.
Este detetor de fotões de micro-ondas tem a capacidade de funcionar continuamente, redefinindo-se automaticamente em poucos nanossegundos após absorver um fotão, com um desempenho comparável aos detetores mais avançados. Devido à sua estrutura de semicondutor, integra-se facilmente com bits quânticos de spin no mesmo chip, oferecendo uma potencial ponte entre a fotónica de micro-ondas e a computação quântica. Pasquale Scarlino, líder da equipa, afirmou: "Esta investigação não só estabelece um novo padrão para os detetores fotoelétricos de micro-ondas, como também traz novas perspetivas para o desenvolvimento de plataformas de tecnologia quântica."
Detalhes da Publicação: Autor: École Polytechnique Fédérale de Lausanne; Título: «Um detetor minúsculo para fotões de micro-ondas pode avançar a tecnologia quântica»; Publicado em: *Science Advances* (2026); Informação da Revista: Science Advances
