Diamantes ocupam novos espaços na tecnologia quântica

Com informações da APS - 20/02/2015

Estruturas conhecidas como vacâncias de nitrogênio permitem que nanocristais de diamante funcionem como depósito de qubits de estado sólido. Além disso, existem verdadeiros transistores de luz prontos dentro dos diamantes.
[Imagem: Cortesia Element Six]

Memória e repetidor

O diamante é bastante popular entre as equipes que desenvolvem computadores quânticos porque ele é um hospedeiro natural e muito eficiente de qubits - e também serve como máquina de teletransporte.

E agora duas equipes demonstraram quase ao mesmo tempo que o diamante pode ser usado para construir outras peças fundamentais para a computação quântica.

Duncan England e seus colegas do Conselho Nacional de Pesquisas do Canadá demonstraram que é possível armazenar e recuperar fótons nas vibrações das redes atômicas internas do diamante.

Isto significa a criação de uma memória quântica que funciona a temperatura ambiente e em alta velocidade, sem os complicados esquemas de fabricação exigidos por outras abordagens.

Hideo Kosaka e Naeko Niikura, da Universidade de Yokohama, no Japão, por sua vez, descobriram que um fóton pode ser entrelaçado com o spin de uma vacância de nitrogênio no interior do diamante - vacâncias de nitrogênio são defeitos na rede cristalina do diamante que estão sendo usados como qubits.

Isto permite criar um repetidor quântico, uma espécie de reforçador de sinais que permitirá transferir o fenômeno do entrelaçamento do fóton que chega para um fóton mais forte que continuará o caminho.

Diamante e silício dão-se as mãos rumo ao computador quântico

Tecnologia quântica

As duas equipes colocaram o diamante em dois pontos cruciais da tecnologia quântica: enquanto o grupo canadense desenvolveu uma técnica útil para as operações de alta velocidade - na faixa dos terahertz - no interior dos processadores quânticos, a equipe japonesa criou um esquema que permite o uso do diamante nas comunicações quânticas de longa distância.

A expectativa é que, de posse das duas novas ferramentas, os pesquisadores possam avançar alguns passos significativos rumo ao tão esperado computador quântico.

Processador quântico é construído dentro de um diamante

Bibliografia:

Artigo: Storage and Retrieval of THz-Bandwidth Single Photons Using a Room-Temperature Diamond Quantum Memory
Autores: Duncan G. England, Kent A. G. Fisher, Jean-Philippe W. MacLean, Philip J. Bustard, Rune Lausten, Kevin J. Resch, Benjamin J. Sussman
Revista: Physical Review Letters
Vol.: 114, 053602
DOI: 10.1103/PhysRevLett.114.053602

Artigo: Entangled Absorption of a Single Photon with a Single Spin in Diamond
Autores: Hideo Kosaka, Naeko Niikura
Revista: Physical Review Letters
Vol.: 114, 053603
DOI: 10.1103/PhysRevLett.114.053603
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