O estado quântico recém -descoberto poderia impulsionar computadores quânticos mais estáveis
Os cientistas descobriram um novo estado quântico que os engenheiros podem aproveitar em um chip semicondutor bidimensional (2D) para controlar as informações quânticas de maneira mais confiável do que nunca. Ele fornece um chumbo promissor em um novo método para extrair informações quânticas de partículas subatômicas.
Avanços recentes em materiais 2D ultrafinos – que são apenas uma molécula de espessura – criaram candidatos promissores para chips de computador que incluem muito mais energia em muito menos espaço. 2D Semicondutores também oferecem oportunidades fantásticas para computação quântica.
O emaranhamento quântico, pelo qual duas partículas subatômicas podem compartilhar informações ao longo do tempo e do espaço através da “coerência”, é altamente delicada, mas essencial para o processamento de cálculos em paralelo, e não em sequência.
A prevenção da descoherência – a perda de propriedades quânticas em uma estrutura subatômica – é essencial para que o emaranhamento quântico seja eficaz em computadores quânticos, mas as estruturas 3D são altamente propensas a influências térmicas (como calor) ou ondas eletromagnéticas perdidas e geralmente colapso dentro das frações de A segundo. É aqui que entra os materiais 2D.
Manter a coerência em um material 2D é muito mais fácil, pois são menos propensos a essas influências térmicas que colapsam a coerência quântica.
Embora os mecanismos de coerência ainda não tenham sido bem compreendidos em materiais 2D, um Novo estudo Publicado em 9 de outubro na revista Nano Cartasdescreveu como os cientistas descobriram um novo estado quântico que pode manter períodos mais longos de coerência. Eles também identificaram um mecanismo causando emaranhamento quântico nesse novo estado quântico, propondo também um método pelo qual a informação quântica pode ser controlada e extraída dele.
Um estado quântico nunca visto
Especificamente, pela primeira vez, eles observaram o processo de formação de exciton em conjunto com os estados de Floquet. Usando espectroscopia de fotoelétrons com um semicondutor 2D, os cientistas observaram a formação de exciton – que ocorre quando um fóton excita um elétron em um estado de energia mais alto. O exciton é uma quase partícula que consiste em um elétron e um orifício carregado positivamente que estão unidos.
Um benefício adicional dos materiais 2D, sobre os semicondutores convencionais, é que um exciton possui fortes níveis de energia de ligação. Em sistemas quânticos acionados por um campo periódico no tempo (neste caso, o motorista é curto rajadas de fótons), podem ocorrer estados quase estacionários, conhecidos como “estados de floquet”. Essas têm propriedades que diferem significativamente daquelas dos sistemas não ridículos originais em um estado de equilíbrio. O novo estado é uma conjunção dessas duas condições conhecidas.
“Descobrimos um novo estado quântico, conhecido como Estado de Síntese de Exciton-Floquet, e propusemos um novo mecanismo para emaranhamento quântico e extração de informações quânticas”. Jaedong Lee do Instituto de Ciência e Tecnologia Daegu Gyeongbuk, disse em comunicado. “Prevê-se que isso impulsione a pesquisa quântica de tecnologia da informação em semicondutores bidimensionais”.
No estudo, os cientistas reconheceram os novos estados quânticos que são formados transitoriamente apresentam um “desafio” para as novas aplicações do meio semicondutor 2D, embora não tenham elaborado qual seria o principal desafio no artigo. Eles estão confiantes, no entanto, de que sua pesquisa promete pavimentar o caminho para o uso de semicondutores 2D para criar um novo tipo de dispositivo reconfigurável para armazenar dados em computadores quânticos.
