Os materiais em estados quânticos vêm com propriedades exóticas que distorcem as leis da física e oferecem enormes possibilidades para os cientistas – mas geralmente são incrivelmente delicados e requerem temperaturas ultrabaixas para existir e funcionar.
Isso representa um problema quando se trata de aproveitar ao máximo esses materiais e suas propriedades: eles precisam ser retirados dos grandes refrigeradores de laboratório.
Estamos agora mais um passo para tornar isso possível.
Pesquisadores da Louisiana State University desenvolveram um material que pode apresentar estranheza quântica à temperatura ambiente. É feito de uma fina película de ouro sobre uma lasca de vidro, gravada com padrões microscópicos.
Um artigo de pesquisa foi publicado sobre o trabalho a natureza.
Crítico para a operação do novo material em temperatura ambiente é a maneira como ele muda o foco dos elétrons e átomos para os fótons (partículas de luz). Ele supera a perturbação normal de nível atômico que o calor traz.
O material é conhecido como metacristal plasmônico: ‘plasmônico’ porque a luz que passa por ele cria ondas de elétrons. conhecido como plasmone ‘metacristal’ porque é um cristal formado artificialmente.
Pequenos padrões de fenda gravados no material atuam como átomos artificiais (metaátomos), que determinam como os diferentes fótons passam pelo grupo (comportamento quântico).
“Ao projetar a distribuição de metaátomos em metacristais plasmônicos, podemos ditar sistematicamente quais estatísticas quânticas podem passar pela estrutura,” disse Físico Riley Dawkins.
“Portanto, nosso cristal atua essencialmente como um filtro estatístico do estado quântico”.
Isto significa que, à medida que a luz entra no chip e viaja através da superfície do ouro, ela é manipulada por metaátomos – e ao alterar o tamanho, a forma e o espaçamento das fendas, diferentes resultados finais podem ser produzidos no nível quântico.
Na prática, isto significa que certos estados quânticos da luz podem ser transportados com menos perturbações.
“Chamamos isso de transporte forte. Este estado quântico transporta informações”, disse Físico Omar Magana-Louisa.
“Nosso cristal pode separá-los e movê-los de um ponto a outro de uma forma poderosa, sem a necessidade de resfriamento criogênico. Isso abre a porta para a tecnologia quântica prática.”
Isto poderia ser usado, por exemplo, na movimentação de informações quânticas de forma confiável e sem temperaturas superfrias. Esta é uma descoberta inicial de prova de conceito, mas mostra que a ciência básica está correta.
“Uma das partes mais emocionantes deste projeto foi perceber que poderíamos criar um material que faz coisas que a natureza não fornece por si só.” disse Físico Chenglong você.
“Foi incrivelmente gratificante ver funcionar exatamente como previmos.”
Os métodos usados aqui podem ser estendidos além deste único elemento, dizem os pesquisadores. O estudo deles serve como um modelo que outras equipes podem seguir, ajustando o tamanho e o espaçamento das fendas conforme necessário para alterar as propriedades das fendas e como a luz é processada.
A luz em si é quântica: diferentes tipos de luz (da luz laser à luz ultravioleta) têm propriedades diferentes. Embora o comportamento dos materiais quânticos à temperatura ambiente já tenha sido observado antes, esta é a primeira demonstração dele em um chip seletivo avançado de luz.
De forma mais geral, o comportamento não convencional dos materiais quânticos promete ser útil na computação, nas comunicações (incluindo a Internet quântica) e na energia – por exemplo, na recolha de mais energia da luz solar através de painéis solares.
O ângulo da célula solar é o que os pesquisadores planejam investigar a seguir, usando seu novo metacristal plasmônico para conduzir melhor a luz que entra e perder menos dela na forma de calor.
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“Para mim, não foi apenas um projeto – foi um esforço coletivo construído em torno da ideia de criar algo inteiramente novo em tecnologia quântica”, disse Físico Jannatul Ferdous.
“O que tornou isto realmente excitante foi que não estávamos apenas a criar uma nova classe de material quântico à temperatura ambiente, mas também a desenvolver a teoria para compreender e controlar o seu comportamento.”
O estudo foi publicado a natureza.
Este artigo foi verificado por Rebecca Dyer e editado por Michael Irving. Embora nos orgulhemos de nosso processo, somos apenas humanos. Se você encontrar um erro, avise-nos.
