Um laser controla precisamente o estado de
um único átomo de érbio em uma pastilha de silício.
[Imagem: UNSW]
Internet quântica
Uma equipe australiana obteve um avanço na ciência quântica que trouxe para mais próximo da realidade a perspectiva de uma rede de computadores quânticos - computadores conectados através de uma internet quântica.
A equipe é a primeira a conseguir medir o spin, ou o estado quântico, de um único átomo através de uma técnica combinada, que é simultaneamente óptica e elétrica.
O experimento envolveu um único átomo de érbio - um elemento de terras raras usado em circuitos de telecomunicações - incorporado em silício.
"Nós temos o melhor de dois mundos com a nossa combinação de um sistema elétrico e óptico. Esta é uma técnica revolucionária, e as pessoas tinham dúvidas se era possível. Este é o primeiro passo para uma internet quântica global," disse o professor Sven Rogge, da Universidade de Nova Gales do Sul.
"Usar a luz para transferir informação no estado quântico é mais fácil do que fazê-lo eletricamente. Em última análise, isso vai permitir estabelecer comunicações quânticas por longas distâncias," disse o principal autor do estudo, Yin Chunming.
Os pesquisadores se referem a uma "internet quântica" como a interligação segura entre computadores, por meio de comunicações criptografadas por meio da chamada criptografia quântica.
A vacância de nitrogênio, que tem o tamanho de um único átomo e funciona como um qubit, foi manipulada unicamente com luz. [Imagem: Peter Allen]
Vacâncias de nitrogênio
Christopher Yale e seus colegas da Universidade de Santa Bárbara, nos Estados Unidos, fizeram quase a mesma coisa, mas usando uma técnica estritamente óptica.
E eles trabalharam também com um tipo diferente de qubit, chamado vacância de nitrogênio.
Esse "defeito" - do tamanho de um átomo - no interior do diamante funciona como um qubit para a construção de processadores quânticos.
"Em contraste com a eletrônica convencional, desenvolvemos um esquema totalmente óptico para controlar bits quânticos individuais em semicondutores usando pulsos de luz. Isto oferece uma oportunidade interessante para o processamento e o transporte de informações quânticas com chips fotônicos," disse o Dr. David Awschalom, coordenador da equipe.
O controle totalmente óptico dá uma maior versatilidade à manipulação das vacâncias de nitrogênio em relação aos métodos convencionais, que usam campos de micro-ondas, dependentes de propriedades específicas do "defeito".
Embora as vacâncias de nitrogênio no diamante formem qubits promissores, os pesquisadores afirmam que os diamantes são difíceis de projetar e cultivar em laboratório para terem os "defeitos" cuidadosamente planejados.
A nova técnica totalmente óptica, afirmam eles, vai permitir a exploração de sistemas quânticos em outros materiais, mais fáceis de lidar, sobretudo o silício.
Bibliografia:
Optical addressing of an individual erbium ion in silicon
Chunming Yin, Milos Rancic, Gabriele G. de Boo, Nikolas Stavrias, Jeffrey C. McCallum, Matthew J. Sellars, Sven Rogge
Nature
Vol.: 497, 91-94
DOI: 10.1038/nature12081
All-optical control of a solid-state spin using coherent dark states
Christopher G. Yale, Bob B. Buckley, David J. Christle, Guido Burkard, F. Joseph Heremans, Lee C. Bassett, David D. Awschalom
Proceedings of the National Academy of Sciences
Vol.: Published online before print
DOI: 10.1073/pnas.1305920110
FONTE: "Luz controla átomos para transmissão quântica de informações." Site Inovação Tecnológica - Tudo o que acontece na fronteira do conhecimento. N.p., n.d. Web. 6 June 2013. .
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