{"id":94512,"date":"2022-06-13T12:25:52","date_gmt":"2022-06-13T15:25:52","guid":{"rendered":"https:\/\/www.institutodeengenharia.org.br\/site\/?p=94512"},"modified":"2022-06-13T12:25:52","modified_gmt":"2022-06-13T15:25:52","slug":"onda-plana-de-luz-abre-caminho-para-computacao-quantica-a-temperatura-ambiente","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.institutodeengenharia.org.br\/site\/2022\/06\/13\/onda-plana-de-luz-abre-caminho-para-computacao-quantica-a-temperatura-ambiente\/","title":{"rendered":"Onda plana de luz abre caminho para computa\u00e7\u00e3o qu\u00e2ntica a temperatura ambiente"},"content":{"rendered":"

Criando uma onda sem vales e cristas<\/strong><\/p>\n

Um pulso de laser que evitar a simetria que \u00e9 inerente \u00e0s ondas de luz pode n\u00e3o apenas manipular informa\u00e7\u00f5es qu\u00e2nticas, como tamb\u00e9m nos colocar mais pr\u00f3ximos da\u00a0computa\u00e7\u00e3o qu\u00e2ntica\u00a0\u00e0 temperatura ambiente.<\/p>\n

Parece bom, mas como \u00e9 que se faz para usar luz sem obedecer a uma propriedade que \u00e9 inerente \u00e0s ondas de luz – a de que a luz oscila em ondas que formam vales e cristas?<\/p>\n

De fato, at\u00e9 hoje os f\u00edsicos diziam que isso seria imposs\u00edvel.<\/p>\n

Ent\u00e3o, para entender a solu\u00e7\u00e3o, primeiro \u00e9 preciso entender o problema.<\/p>\n

As ondas eletromagn\u00e9ticas s\u00e3o bem descritas por senoides, com seu conhecido perfil “subindo e descendo”, ou seja, a luz produz oscila\u00e7\u00f5es tanto positivas quanto negativas, que somam zero. O ciclo positivo pode mover portadores de carga, como os el\u00e9trons, mas ent\u00e3o o ciclo negativo puxa as cargas de volta para o lugar de onde elas partiram.<\/p>\n

Assim, para controlar de forma confi\u00e1vel uma informa\u00e7\u00e3o qu\u00e2ntica, como o valor de um qubit, \u00e9 necess\u00e1rio ter uma onda de luz assim\u00e9trica.<\/p>\n

Onda unipolar<\/strong><\/p>\n

“O ideal seria uma ‘onda’ unipolar, completamente direcional, ent\u00e3o haveria apenas o pico central, sem oscila\u00e7\u00f5es. Esse seria o sonho. Mas a realidade \u00e9 que os campos de luz que se propagam t\u00eam que oscilar, ent\u00e3o tentamos fazer as oscila\u00e7\u00f5es t\u00e3o pequenas quanto pudermos,” explicou o professor Mackillo Kira, que contou com aux\u00edlio dos seus colegas das universidades de Regensburg (Alemanha) e Michigan (EUA).<\/p>\n

Ora, como n\u00e3o d\u00e1 para fazer o ideal, j\u00e1 que ondas que s\u00e3o apenas positivas ou apenas negativas s\u00e3o fisicamente imposs\u00edveis, a equipe criou uma maneira de fazer a pr\u00f3xima melhor coisa.<\/p>\n

Eles criaram uma onda efetivamente unipolar com um pico positivo de alta amplitude muito n\u00edtido, flanqueado por dois picos negativos longos e de baixa amplitude. Isso torna o pico positivo forte o suficiente para mover os el\u00e9trons, enquanto os picos negativos s\u00e3o pequenos demais para ter muito efeito, n\u00e3o conseguindo pux\u00e1-los de volta.<\/p>\n

Pulso de luz unipolar<\/strong><\/p>\n

Pulsos de laser podem ser usados para manipular os estados de energia dos qubits, abrindo o caminho para diferentes formas de computa\u00e7\u00e3o que usem a luz para mover os el\u00e9trons – incluindo uma abordagem que funciona \u00e0 temperatura ambiente. A\u00a0luz terahertz<\/a>, por exemplo, que fica entre o infravermelho e a radia\u00e7\u00e3o de micro-ondas, oscila r\u00e1pido o suficiente para fornecer a velocidade necess\u00e1ria, e agora a t\u00e9cnica desenvolvida pela equipe solucionou o problema da forma da onda, viabilizando essas abordagens.<\/p>\n

Eles fizeram isso projetando cuidadosamente nanofolhas de um semicondutor de arseneto de g\u00e1lio para ajustar a emiss\u00e3o de luz terahertz atrav\u00e9s do movimento de el\u00e9trons e lacunas, que s\u00e3o essencialmente os buracos deixados para tr\u00e1s quando os el\u00e9trons se movem em semicondutores, representando as cargas positivas.<\/p>\n

Quando um pulso de laser no infravermelho pr\u00f3ximo atinge a nanofolha, ela cria uma onda de el\u00e9trons. Devido ao projeto das nanofolhas, os el\u00e9trons (negativos) se separam das lacunas (positivas), que ent\u00e3o tentam atrair os el\u00e9trons de volta. \u00c0 medida que os el\u00e9trons se juntam de novo aos buracos, eles liberam a energia que haviam captado do pulso de laser na forma de um meio ciclo de terahertz, positivo e forte, precedido e seguido por um meio ciclo negativo longo e fraco.<\/p>\n

A equipe afirma que seu emissor de terahertz pode ser feito para caber dentro de uma caixa de f\u00f3sforos, o que significa que ele pode ser incorporado em dispositivos com aplica\u00e7\u00e3o pr\u00e1tica.<\/p>\n

Al\u00e9m dos nossos sonhos<\/strong><\/p>\n

Certo, o resultado n\u00e3o \u00e9 uma onda unipolar em sentido estrito, mas funciona como se fosse.<\/p>\n

“A emiss\u00e3o de terahertz resultante \u00e9 incrivelmente unipolar, com o \u00fanico meio ciclo positivo atingindo um pico cerca de quatro vezes maior do que os dois negativos,” disse o professor Rupert Huber, cuja equipe demonstrou h\u00e1 pouco tempo que a\u00a0luz torna os processadores um milh\u00e3o de vezes mais r\u00e1pidos.<\/p>\n

“Trabalhamos h\u00e1 muitos anos em pulsos de luz com cada vez menos ciclos de oscila\u00e7\u00e3o. A possibilidade de gerar pulsos de terahertz t\u00e3o curtos, que efetivamente compreendem menos de um \u00fanico ciclo de meia oscila\u00e7\u00e3o, estava al\u00e9m dos nossos sonhos mais ousados,” completou Huber.<\/p>\n

A seguir, claro, a equipe pretende usar esses pulsos unipolares para manipular el\u00e9trons em materiais qu\u00e2nticos \u00e0 temperatura ambiente, explorando mecanismos de processamento de informa\u00e7\u00f5es qu\u00e2nticas. Mas os pulsos ultracurtos tamb\u00e9m podem ser usados para processamento ultrarr\u00e1pido de informa\u00e7\u00f5es convencionais.<\/p>\n

Bibliografia:<\/b><\/p>\n

Artigo:\u00a0Scalable high-repetition-rate sub-half-cycle terahertz pulses from spatially indirect interband transitions<\/i>
\nAutores: Christian Meineke, Michael Prager, Johannes Hayes, Qiannan Wen, Lukas Zheyi Kastner, Dieter Schuh, Kilian Fritsch, Oleg Pronin, Markus Stein, Felix Sch\u00e4fer, Sangam Chatterjee, Mackillo Kira, Rupert Huber, Dominique Bougeard
\nRevista: Nature
\nVol.: 11, Article number: 151
\nDOI: 10.1038\/s41377-022-00824-6<\/div>\n

 <\/p>\n

Fonte: Inova\u00e7\u00e3o Tecnol\u00f3gica<\/strong><\/em><\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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