Cientistas revelam fenômeno quântico em diamantes, mostra pesquisa
Jerusalém — InkDesign News — Uma equipe internacional formada por pesquisadores da Universidade Hebraica de Jerusalém e da Universidade Humboldt de Berlim revelou, nesta semana, uma inovadora técnica capaz de captar quase toda a luz emitida por defeitos microscópicos em diamantes, conhecidos como centros de vacância de nitrogênio (NV). O avanço, detalhado na APL Quantum, pode acelerar a chegada de sensores quânticos e comunicações seguras via tecnologia quântica.
O Contexto da Pesquisa
Centros NV em diamantes representam um dos pilares das tecnologias quânticas emergentes. Pequenas imperfeições no cristal, esses centros atuam como interruptores quânticos de luz, capazes de emitir fótons solitários que carregam informação quântica. No entanto, capturar a totalidade desses sinais tem sido um desafio recorrente, já que grande parte da luz se perde ao se dispersar em múltiplas direções. “Diamantes têm sido sempre valorizados pelo brilho, mas nosso objetivo era maximizar a coleta dessa luz para viabilizar aplicações quânticas práticas”, relata o estudo.
Resultados e Metodologia
Os pesquisadores solucionaram um obstáculo técnico ao inserir nanodiamantes com centros NV em nanoantenas híbridas elaboradas com precisão extrema. Essas antenas, compostas de camadas metálicas e dielétricas em padrão de alvo, dirigem o fóton em um feixe ordenado, otimizando sua coleta.
Segundo o artigo na APL Quantum, o novo sistema coleta até 80% dos fótons emitidos à temperatura ambiente — progresso significativo frente às tentativas anteriores, que capturavam apenas uma fração do sinal. A precisão no posicionamento dos nanodiamantes, limitada a poucos bilionésimos de metro, foi fundamental para o êxito da metodologia.
“Nossa abordagem nos aproxima muito de dispositivos quânticos práticos. Ao tornar a coleta de fótons mais eficiente, abrimos portas para tecnologias como comunicação quântica segura e sensores ultrassensíveis.”
(“Our approach brings us much closer to practical quantum devices. By making photon collection more efficient, we’re opening the door to technologies such as secure quantum communication and ultra-sensitive sensors.”)— Prof. Barak Rapaport, Universidade Hebraica de Jerusalém
“O que nos anima é a viabilidade em um design simples, baseado em chips, e que funciona à temperatura ambiente. Significa que pode ser integrado com mais facilidade em sistemas do mundo real.”
(“What excites us is that this works in a simple, chip-based design and at room temperature. That means it can be integrated into real-world systems much more easily than before.”)— Dr. Lubotzky, Universidade Hebraica de Jerusalém
Implicações e Próximos Passos
O desenvolvimento não só soluciona desafios físicos e de engenharia, mas também reposiciona o diamante além do luxo, como insumo vital para tecnologias de ponta. A capacidade de coletar quase todos os fótons emitidos por centros NV à temperatura ambiente impulsiona o potencial de redes quânticas e dispositivos ultrasensíveis.
A pesquisa é vista como um marco para integração comercial devido à compatibilidade com sistemas baseados em chips e operação sem necessidade de resfriamento, facilitando transições para aplicações práticas.
Especialistas preveem que, com a otimização da coleta fotônica, avanços significativos em computação e comunicação quântica devem ganhar ritmo nos próximos anos, consolidando os centros NV em nanodiamantes como protagonistas do setor de tecnologia quântica.
O progresso evidencia a importância da colaboração internacional e do rigor multidisciplinar. Futuras investigações podem ampliar o espectro de aplicações, impulsionando dispositivos mais rápidos, sensíveis e seguros.
Fonte: (ScienceDaily – Ciência)
