Cientistas criam novo dispositivo para iluminar o caminho para tecnologias quânticas

A equipe fez uma melhora significativa em projetos anteriores em sistemas fotônicos através do seu dispositivo, o que permite controlável emissão, direcional de fótons individuais e que produz estados emaranhados de pares de pontos quânticos.

Qubits e a promessa da computação quântica

A promessa dos computadores quânticos aproveita as propriedades de bits quânticos, "qubits", para executar cálculos. Atual processo de computadores e armazenamento de informações em bits, tanto de 0s ou 1s, enquanto qubits pode ser 0 e 1 simultaneamente. Que os computadores quânticos meios terá muito mais poderes computacionais para além computadores clássicos.

Os cientistas estão a explorar diferentes opções e design para fazer a computação quântica uma realidade viável. Uma ideia proposta utiliza sistemas fotônicos, fazendo uso de propriedades quânticas da luz em nanoescala, como qubits. A equipe Trinity explora um sistema desse tipo em seu artigo publicado recentemente no alto perfil revista Nano Letters.

O seu sistema utiliza únicos fotão de luz emitida de uma maneira controlada no tempo e no espaço de emissores quânticos (materiais em escala nano conhecido como quantum dots). Para aplicações como computação quântica, é necessário controlar as emissões desses pontos e para produzir entrelaçamento quântico de emissão dos pares destes pontos.

emaranhamento quântico é uma propriedade fundamental de mecânica quântica e ocorre quando um par ou conjunto de partículas são quântico-mecanicamente ligados de uma forma tal que o estado quântico de cada partícula do par não pode ser descrito de forma independente do estado dos outros. Essencialmente, dois pontos quânticos emaranhados podem emitir fótons emaranhados.

Professor John Donegan, Crann e Escola de Física da Trindade, disse:

"O dispositivo funciona por colocação de uma ponta de metal dentro de poucos nanómetros de uma superfície contendo os pontos quânticos. A ponta é excitado pela luz e produz um campo eléctrico de tal enorme intensidade que pode aumentar significativamente o número de fotões individuais emitidos pelos pontos . Este campo forte pode emissão também casal de pares de pontos quânticos, enredar seus estados de uma forma que é exclusivo para emissores quântica da luz."

A outra vantagem importante é o mecanismo pelo qual o dispositivo funciona sobre o estado-de-arte dispositivos fotónicas actuais para aplicações quânticos de computação.

Professor Ortwin Hess, professor de Quantum Nanophotonics na Escola de Física e Crann do Trinity, acrescentou: "Ao digitalizar a ponta de metal sobre a superfície contendo os pontos quânticos, podemos gerar a emissão de fóton único, conforme exigido Tal dispositivo é muito mais simples do que o atual. sistemas que tentam corrigir uma ponta de metal, ou uma cavidade, na proximidade de um ponto quântico. esperamos agora que este dispositivo e sua operação terá um efeito marcante na pesquisa em emissores quântica para tecnologias quânticas."

fonte: Trinity College Dublin. "Scientists create new device to light up the way for quantum technologies." ScienceDaily. ScienceDaily, 7 July 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/07/200707113318.htm>.