Defeito no diamante produz mistura inusitada de matéria e luz

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/10/2010

Depois de formar essa mistura de matéria e luz, os cientistas foram capazes de fazer medições da luz para determinar o estado quântico dos elétrons.
[Imagem: Awschalom Group]

Mistura de luz e matéria

Físicos da Universidade da Califórnia, em Santa Bárbara, conseguiram combinar a luz de um laser com os elétrons presos no interior de um cristal de diamante.

Bob Buckley e David Awschalom exploraram uma característica incomum do mundo quântico: a capacidade de combinar as coisas que são muito diferentes.

Usando os elétrons presos dentro de um único defeito, do tamanho de um átomo, no interior de um cristal de diamante, combinados com luz de um laser de uma cor precisamente definida, os cientistas mostraram que é possível fazer uma mistura de luz e matéria.

Depois de formar essa mistura de matéria e luz, eles foram capazes de fazer medições da luz para determinar o estado quântico dos elétrons.

Controle quântico com luz

Mais do que uma curiosidade, o experimento demonstrou que é possível detectar e controlar o frágil estado quântico dos elétrons sem perder as informações.

Este é um passo importante para o uso da física quântica para expandir o poder da computação e da comunicação segura a longas distâncias.

Há alguns anos os cientistas descobriram que esses defeitos do diamante, chamados vacância de nitrogênio, podem ser usados como qubits para computadores quânticos - veja Diamante tem qubit natural para construção de computadores quânticos.

Esta pesquisa representa um passo importante nesse rumo por permitir a leitura dos qubits sem destruir a informação.

Ao examinar os elétrons separadamente, os cientistas mostraram que a configuração eletrônica não foi destruída pela luz. Em vez disso, ela foi modificada - uma demonstração surpreendente de controle dos estados quânticos utilizando a luz.

"Manipular o estado quântico de um único elétron em um semicondutor, sem destruir a informação, representa um desenvolvimento científico extremamente entusiasmante, com um potencial impacto tecnológico," disse Awschalom.

Computador de diamante

A preservação dos estados quânticos é um grande obstáculo no campo emergente da computação quântica.

Um dos benefícios de informação quântica é que ela nunca pode ser copiada sem deixar rastros, ao contrário das informações transferidas entre os computadores de hoje.

"O diamante poderá no futuro tornar-se para um computador quântico o que o silício é hoje para os computadores eletrônicos. Nosso experimento proporciona uma nova ferramenta para fazer isso acontecer," antevê Buckley.

Talvez não seja de todo sem sentido vislumbrar um futuro "Vale do Diamante" como sucessor do atual Vale do Silício, na Califórnia: recentemente, outra equipe usou fios de diamante para unir qubits.

Foi também a equipe do professor Awschalom que descobriu os promissores spins negros e que demonstrou que a manipulação quântica dos elétrons poderá criar os computadores spintrônicos. Ele participou também do grupo que descobriu um semicondutor capaz de capturar o calor dos processadores atuais.

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