Lâmpada emite um único fóton de cada vez

Redação do Site Inovação Tecnológica - 21/03/2007

Os pesquisadores que lidam com o mundo da eletrônica estão sempre interessados em átomos individuais. Foi graças a isso que eles já construíram um transístor com um único átomo, um relógio com um único átomo, fios com um átomo de espessura, memórias de computador com um único átomo - e a lista prossegue longa.

Da mesma forma, os físicos que estão vislumbrando a possibilidade do processamento quântico da informação, que poderá um dia viabilizar a construção dos computadores quânticos, estão interessados em fótons individuais - um fóton é a unidade básica da luz assim como o átomo é a unidade básica da matéria.

A técnica de manipulação de um único fóton representa também a ferramenta definitiva para todo o campo de pesquisas da fotônica, com possibilidades de uso para comunicações no interior dos chips, em substituição aos fios de cobre hoje utilizados. Os ganhos em velocidade são quase tão difíceis de se calcular quanto o é imaginar o que seria um único fóton.

Fótons

Quando você aciona um interruptor em sua casa, cerca de 10¹⁵ fótons - 1 milhão de vezes 1 bilhão - saem da lâmpada a cada segundo para iluminar todo o ambiente. Esse número astronômico não cai muito mesmo se você passar a usar um LED.

Agora, físicos do Instituto Max Planck, Alemanha, conseguiram construir uma "lâmpada" que emite um único fóton de cada vez. Seu dispositivo, batizado de servidor de fótons, gera fótons de alta qualidade - com pequena variação de energia - e tem alta disponibilidade - o que significa que ele sempre produzirá o fóton quando os cientistas precisarem.

A variação na energia dos fótons é tão pequena que é virtualmente impossível distinguir entre um fótons e seus "irmãos" - uma característica essencial para a computação quântica. Um único átomo consegue gerar até 300.000 fótons num intervalo de 30 segundos.

Rubídio

O servidor de fótons é na verdade um átomo de rubídio ultra-frio, aprisionado em uma cavidade magneto-óptica. O fóton é gerado toda vez que um pulso de laser atinge o átomo. Colocando o átomo aprisionado entre dois espelhos de alta reflexão, os cientistas conseguiram fazer com que todos os fótons gerados sejam enviados na mesma direção.

O aparato necessário para fazer o servidor de fótons funcionar ainda é complicado e está longe de ter a robustez necessária para que possa ser transposto para fora das condições super-controladas do laboratório. Mas os cientistas ainda não estão preocupados com isto. Agora, eles vão testar o entrelaçamento ("entanglement") determinístico átomo-fóton e átomo-átomo.

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