De acordo com pt.wedoany.com-A Quantum Optics Jena GmbH, em parceria com a AIM Micro Systems, a X-FAB, o Instituto Fraunhofer de Óptica Aplicada e Engenharia de Precisão (Fraunhofer IOF), a Universidade Friedrich Schiller de Jena (Friedrich Schiller University Jena) e a IMMS, iniciou o projeto de três anos "Módulo de Análise de Polarização Fotônica Integrada com Processamento de Fóton Único (PIC-PAM)". O projeto, aprovado pelo estado da Turíngia e cofinanciado pela União Europeia, tem como objetivo miniaturizar e reduzir os custos das funcionalidades de Distribuição Quântica de Chaves (QKD) utilizando tecnologia de integração em chips de silício, tornando-as mais facilmente implantáveis em data centers, redes de campus e infraestruturas críticas.
O projeto reúne conhecimentos especializados em comunicação quântica, fotônica, fabricação de semicondutores e microeletrônica, visando fortalecer a segurança cibernética das redes de fibra óptica de TIC na Alemanha por meio da combinação de fotônica integrada e comunicação quântica. Os parceiros desenvolverão módulos compactos compatíveis com hardware de rede comum e integrarão funcionalidades fotônicas e microeletrônicas em um único chip de silício. Os componentes integrados no chip incluem módulos de análise de polarização para medir estados quânticos de fótons, detectores de fóton único para conversão de sinais de alta sensibilidade e eletrônicos para registro de tempo de alta resolução e avaliação de detecção.
O Dr. Kevin Füchsel, Diretor Geral da Quantum Optics Jena GmbH, destacou que os computadores quânticos devem quebrar métodos de criptografia tradicionais nos próximos anos, enquanto a Distribuição Quântica de Chaves baseada em emaranhamento é uma tecnologia para geração e distribuição de chaves criptográficas seguras em nível físico, cuja segurança não é afetada pela capacidade computacional do atacante. As informações são codificadas no estado de polarização de fótons individuais, e qualquer tentativa de espionagem altera o estado do fóton, tornando o ataque detectável. A implementação da Distribuição Quântica de Chaves requer três componentes principais: análise de polarização, detecção de fóton único e registro de tempo.
O Professor Andreas Tünnermann, Diretor do Fraunhofer IOF e do Instituto de Física Aplicada da Universidade Friedrich Schiller de Jena, afirmou que os numerosos componentes optomecânicos usados em laboratório indicam que a miniaturização e a integração fotônica da Distribuição Quântica de Chaves representam tanto um grande desafio quanto uma oportunidade. O Dr. Andreas Fischer, Diretor Geral da AIM Micro Systems GmbH, complementou que o objetivo é desenvolver uma solução altamente integrada que possa ser implantada de forma flexível em equipamentos de rede, como um pequeno módulo SFP.
O projeto desenvolverá uma unidade de análise completa, como um circuito integrado monolítico, integrando unidades funcionais fotônicas e eletrônicas em um único chip de apenas alguns milímetros. O Dr. Gabriel Kittler, CEO da X-FAB Global Services GmbH, explicou que eles desenvolverão ainda mais o processo CMOS especificamente para Distribuição Quântica de Chaves, a fim de fabricar chips fotônicos integrados, permitindo que, no futuro, camadas de dispositivos fotônicos e eletrônicos sejam processadas em uma única bolacha. O Fraunhofer IOF implementará os componentes fotônicos do chip baseados em nitreto de silício, incluindo componentes micro-ópticos, unidades de análise de polarização e acopladores. A IMMS desenvolverá a camada eletrônica do chip, com foco na integração de detectores baseados em fotodiodos de avalanche de fóton único (SPAD) e componentes eletrônicos de temporização recém-desenvolvidos. Martin Eberhardt, Diretor Geral da IMMS, observou que o caminho de combinar as soluções existentes baseadas em SPAD da IMMS com a colaboração do Fraunhofer IOF e transferi-las para aplicações quânticas em fotônica integrada é particularmente promissor. A Universidade de Jena será responsável pela configuração dos testes de caracterização de todos os módulos fotônicos.
Para garantir que o chip possa ser usado na forma de um módulo compacto semelhante a um SFP, a AIM Micro Systems será responsável pela montagem do chip, instalação do invólucro e conexão dos componentes ópticos e eletrônicos, considerando a aplicabilidade industrial. A Quantum Optics Jena criará fontes de fótons, garantindo que a Distribuição Quântica de Chaves possa usar fótons visíveis aos SPADs, e construirá um demonstrador geral para apresentar os resultados.
Anke Siegmeier, Diretora Geral da OptoNet e.V., afirmou que a Turíngia é um dos principais centros de microeletrônica e fotônica da Alemanha, e seis membros altamente inovadores da organização estão trabalhando na integração de fotônica integrada e comunicação quântica, com todas as empresas localizadas na Turíngia. Ela acredita que a colaboração com o parceiro regional de fabricação de semicondutores X-FAB e instituições de pesquisa locais trará benefícios significativos para a Turíngia, como transferência de conhecimento técnico, fortalecimento da cadeia de valor e transferibilidade dos resultados para aplicações intersetoriais.
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