Cientistas manipulam o spin de um único elétron

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/08/2006

Cientistas holandeses conseguiram pela primeira vez controlar o spin de um único elétron no interior de uma nanoestrutura. Eles foram capazes de rotacionar o spin em todas as direções possíveis e registrar o movimento.

Espera-se que o spin do elétron possa funcionar como um bit quântico - ou qubit - do longamente aguardado, mais ainda teórico, computador quântico. Além de uma carga elétrica, o elétron se comporta como um ímã minúsculo, graças à rotação do elétron sobre seu próprio eixo - o seu spin. Isso permite sua utilização para guardar informações binárias. Esta é a primeira vez que cientistas conseguem manipular o spin de um único elétron de forma totalmente controlada.

A maioria das experiências com os spins de elétrons é feita utilizando-se pontos quânticos, uma espécie de armadilha magnética que aprisiona os elétrons - normalmente vários deles juntos. Mas manipular um único elétron até agora permanecia um desafio a ser vencido. Isso porque o mesmo campo magnético, que oscila rapidamente durante alguns bilionésimos de segundo, utilizado para fazer girar o spin do elétron, gera padrões de interferência que tornam-se muito difícil manter o elétron preso.

A equipe do Dr. Frank Koppens utilizou um truque muito simples para resolver o problema: utilizar um segundo elétron para "ler" a direção do spin do elétron que está sendo manipulado.

Um princípio básico da mecânica quântica estabelece que dois elétrons conseguem ficar juntos apenas se tiverem spins diferentes. Os pesquisadores então fizeram uma experiência utilizando dois pontos quânticos, cada um contendo um único elétron. Cada vez que faziam incidir o campo magnético sobre o primeiro, para fazê-lo girar, eles checavam o estado do outro elétron. Se ele tiver sido repelido, isso significa que a rotação induzida do spin teve sucesso.

Os cientistas agora prosseguirão a pesquisa, tentando combinar os diversos aparatos e materiais utilizados na experiência para criar um bit quântico individual. Eles esperam que um dispositivo independente, que possa ser manipulado facilmente, possa vir a ser utilizado como o bloco básico na construção de um computador quântico.

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