Pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Sydney demonstraram uma nova maneira de controlar pequenas fontes de luz quântica, torcendo camadas atomicamente finas de nitreto de boro hexagonal.
O avanço fornece aos cientistas um novo método para ajustar emissores quânticos, que são fontes de luz microscópicas que podem desempenhar um papel importante em tecnologias futuras, como computação quântica, comunicações seguras e sensores ultrassensíveis.
O autor principal, Dr. Angus Gale, disse que o trabalho fornece aos pesquisadores uma nova ferramenta valiosa para tornar esses sistemas quânticos mais práticos.
“Você pode medir esses emissores quânticos e ver que eles existem, mas trabalhar neles na prática é difícil. Isso nos dá uma alavanca para nos aproximarmos disso – um passo em direção à realização da tecnologia quântica”, disse o Dr. Gale.
Camadas torcidas mudam o quantum da luz
Durante os experimentos, Gale e sua equipe descobriram que torcer o material poderia alterar significativamente a cor e o comprimento de onda da luz emitida pelos emissores quânticos. A magnitude da mudança foi particularmente impressionante.
A maioria dos estudos faz um dispositivo com um ângulo de torção fixo e o deixa inalterado. Em contraste, os pesquisadores conseguiram levantar, girar e reposicionar repetidamente o material, permitindo-lhes modificar continuamente suas propriedades.
“Estamos usando o fato de que este material, nitreto de boro hexagonal (hBN), está em camadas. Podemos levantá-lo, empilhá-lo, torcê-lo e usar essa torção para modular os emissores. Você realmente não pode fazer isso com materiais tradicionais como diamante ou carboneto de silício.”
“A vantagem é que podemos mudar a descarga de forma muito significativa usando esta plataforma curva”, diz Gale. “Muitas vezes, quando se controla estes sistemas, a quantidade de manipulação é muito limitada, mas neste caso a mudança foi muito maior do que o esperado.
“Em vez de tentar fazer com que os defeitos do hBN se comportem como um host tradicional de estado sólido, aproveitamos os pontos fortes do hBN: sua estrutura fina, em camadas e curva.”
Por que o nitreto de boro hexagonal é diferente?
Gale comparou a composição do material a pedaços de queijo, em vez de blocos sólidos.
“Com um bloco de queijo, você não consegue sentir o sabor do meio. Mas com as fatias, você pode descascar as camadas, juntá-las novamente e mudar a forma como elas interagem”, disse ele.
Como o hBN é feito de camadas extremamente finas, os pesquisadores podem separar e remontar essas camadas de maneiras que não seriam possíveis com materiais quânticos mais convencionais.
Novas possibilidades para a tecnologia quântica
O autor supervisor, Professor Igor Ahronovich, disse que a capacidade de torcer materiais em camadas é particularmente excitante porque pode revelar um comportamento físico inteiramente novo.
“Você pode pegar duas camadas que não fazem muito por si só, juntá-las em um determinado ângulo e, de repente, você terá um sistema completamente diferente”, diz o professor Aharonovitch.
De acordo com Ahronovich, as descobertas podem ajudar no avanço de várias tecnologias quânticas emergentes.
“Esses materiais poderão eventualmente ser usados para comunicações de computação quântica e detecção quântica, o que ajudará em aplicações como saúde, segurança cibernética e GPS avançado; e nos dará mais controle sobre os blocos de construção necessários para chegar lá.”
