Descoberta de spins negros poderá viabilizar computação quântica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/11/2005

Esses spins são chamados negros porque não podem ser detectados diretamente pela emissão de luz. Mas eles se mostraram incrivelmente úteis.
[Imagem: Epstein et al./Nature Physics]

Transferência de spins

Pesquisadores da Universidade da Califórnia, Estados Unidos, vislumbraram um novo caminho de pesquisas que poderá viabilizar o processamento quântico de informações em temperatura ambiente. A maioria dos experimentos feitos até agora utiliza ambientes criogênicos.

Ao demonstrar a capacidade de fotografar e controlar os spins de elétrons isolados no diamante, eles inesperadamente descobriram um novo canal para transferir informações para outros spins vizinhos - um passo inicial rumo ao processamento de informações baseado nos spins dos elétrons.

O processamento quântico de informações utiliza as propriedades da mecânica quântica como base para uma nova geração de computadores e comunicações seguras, baseadas em sistemas de criptografia invioláveis. O spin de uma partícula é um elemento típico da mecânica quântica e é considerado como um candidato viável para se implementar essas tecnologias.

Spins negros

O grupo de pesquisadores, que inclui os estudantes Ryan Epstein, Felix Mendoza e seu orientador David Awschalom, estava intrigado pela longa duração dos spins eletrônicos das chamadas impurezas de falha de nitrogênio no cristal de diamante - defeitos que consistem de apenas duas "vagas" atômicas, também conhecidas como vacâncias de nitrogênio.

Então, há cerca de dois anos, eles começaram a desenvolver um microscópio muito sensível, não-criogênico, que poderia permitir-lhes estudar defeitos individuais através da emissão de luz.

O microscópio, com sua precisão única no controle do alinhamento de campos magnéticos, permitiu-lhes não apenas detectar vacâncias de nitrogênio individuais, mas também pequenos números de spins "negros" até então invisíveis, nas cercanias dos defeitos de nitrogênio.

Esses spins são chamados negros porque não podem ser detectados diretamente pela emissão de luz. Mas eles se mostraram incrivelmente úteis.

"Nós descobrimos um canal para mover informação entre spins eletrônicos individuais a temperatura ambiente," diz Awschalom. "Isto parece ser promissor para se construir redes de spins, utilizando os spins negros como fios, a fim de processar informações em nível atômico."

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