Luz controla átomos para transmissão quântica de informações

Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/06/2013

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.

• Processador quântico é construído dentro de um diamante

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.

Mais tópicos