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Físicos demonstram armazenamento quântico na temperatura ambiente em material 2D: WebCuriosos
Fendas microscópicas em materiais com apenas alguns átomos de espessura têm o potencial de promover uma infinidade de tecnologias quânticas, mostram novas pesquisas – aproximando-nos do uso generalizado de redes e sensores quânticos.
No momento, o armazenamento de dados quânticos nas propriedades de spin dos elétrons, conhecido como coerência de rotaçãorequer uma configuração laboratorial muito particular e delicada. Não é algo que você possa fazer sem um ambiente cuidadosamente controlado.
Aqui, uma equipe internacional de pesquisadores conseguiu demonstrar a coerência de spin observável à temperatura ambiente, usando pequenos defeitos em um material 2D em camadas chamado Nitreto de Boro Hexagonal (hBN).
“Os resultados mostram que, uma vez que escrevemos um determinado estado quântico no spin desses elétrons, esta informação é armazenada por cerca de um milionésimo de segundo, tornando este sistema uma plataforma muito promissora para aplicações quânticas”, disse ele. diz a física Carmem Gilardoni, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido.
“Isso pode parecer curto, mas o interessante é que este sistema não requer condições especiais – ele pode armazenar o estado quântico de spin mesmo em temperatura ambiente e sem a necessidade de ímãs grandes”.
As camadas de hBN permanecem unidas por meio de forças moleculares incorporadas ao próprio material, mas podem surgir defeitos quando o material é sintetizado ou processado. Isso fornece pequenos lugares onde os elétrons podem ficar presos.
Os pesquisadores não só foram capazes de capturar e observar elétrons em defeitos de hBN, mas também de manipulá-los usando luz. Esta é a primeira vez em experimentos deste tipo em temperaturas ambientes normais.
Com base nas medições feitas pela equipe, o uso do hBN mostra-se promissor como armazenamento quântico estável – mesmo que os estados quânticos só possam ser armazenados por uma pequena fração de segundo neste momento, os sinais são de que ele poderá eventualmente ser ampliado.
“Trabalhar com este sistema destacou para nós o poder da investigação fundamental de novos materiais,” diz a física Hannah Stern, da Universidade de Manchester, no Reino Unido.
“Quanto ao sistema hBN, como campo podemos aproveitar a dinâmica do estado excitado em outras novas plataformas de materiais para uso em futuras tecnologias quânticas.”
Manter os estados quânticos – e as informações quânticas – estáveis e protegidos de interferências é um desafio constante para os cientistas, que procuram continuamente novos materiais e novas técnicas para melhorar a estabilidade.
A equipe está agora investigando maneiras de aumentar o tempo de armazenamento do spin além de um milionésimo de segundo, melhorar a confiabilidade dos defeitos e a qualidade da luz emitida por ele.
À medida que o progresso for feito, lenta mas seguramente, seremos capazes de desenvolver sensores quânticos mais avançados – capazes de monitorizar pequenas mudanças no Universo – e redes quânticas para transmissão de informação super-rápida e supersegura.
“Cada novo sistema promissor ampliará o conjunto de ferramentas de materiais disponíveis, e cada novo passo nesta direção avançará na implementação escalonável de tecnologias quânticas”, diz Popa.
A pesquisa foi publicada em Materiais da Natureza.