Assim como Albert Einstein havia imaginado em 1916, os cientistas estão preparados para manipular a luz quântica.
Um pequeno número de fótons interativos, ou pacotes de energia de luz, foram manipulados e identificados com sucesso por pesquisadores das Universidades de Basel e Sydney. A equipe diz que este trabalho é um avanço inédito para as tecnologias quânticas.
A teoria da emissão de luz estimulada, que Einstein propôs pela primeira vez em 1916 para explicar como os fótons podem fazer com que os átomos liberem fótons adicionais, serviu de base para o desenvolvimento do laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, traduzido para Amplificação de Luz por Emissão Estimulada de Radiação). É conhecido há muito tempo por grandes números de fótons, mas esta nova pesquisa tornou possível pela primeira vez observar e manipular a emissão estimulada para fótons individuais. O atraso de tempo direto entre um único fóton e um par de fótons ligados se espalhando de um único ponto quântico, um átomo criado artificialmente, foi medido pelos pesquisadores.
Em um comunicado à imprensa, Sahand Mahmoodian, da Escola de Física da Universidade de Sydney e co-autor principal de um trabalho de pesquisa publicado na Nature Physics, afirma: “Isso abre a porta para a manipulação do que podemos chamar de” luz quântica. ” ” A computação quântica fotônica e as técnicas de medição aprimoradas quânticas se beneficiarão muito com os desenvolvimentos dessa ciência fundamental.
De redes de comunicação a computadores, GPS e imagens médicas, a realidade de como a luz interage com a matéria continua a fornecer aos pesquisadores oportunidades para descobrir aplicações práticas com base teórica. Por exemplo, os fótons com os quais é difícil interagir podem ser usados na comunicação para transmitir informações na velocidade da luz quase sem distorção.
No entanto, há momentos em que desejamos que a luz interaja com outra luz. Além do mais, em um nível quântico de fótons solitários, isso há muito intriga os pesquisadores. Os pesquisadores usaram um novo aparato para obter interações poderosas entre os fótons, a fim de finalmente ver como ele funciona e fazer isso acontecer. A equipe foi capaz de observar a diferença no atraso de tempo entre um par de fótons ligados fazendo a mesma coisa e um fóton ricocheteando em um ponto quântico usando este dispositivo.
“Vimos que um fóton foi adiado por um tempo mais prolongado em comparação com dois fótons”, disse Natasha Tomm, do College of Basel e criadora principal conjunta, no comunicado de imprensa. “Os dois fótons ficam emaranhados em um estado conhecido como estado de ligação de dois fótons como resultado dessa interação fóton-fóton extremamente forte.
Com base nesse conhecimento, poderemos criar medições mais sensíveis, com resoluções mais altas e que exijam menos fótons – perfeitas para microcópias biológicas. Nossa tecnologia poderia ser desenvolvida até o limite quântico.
Mahmoodian afirma: “Demos um primeiro passo vital para aproveitar a luz quântica para uso prático, demonstrando que podemos identificar e manipular estados ligados a fótons”. A geração de estados de luz que podem ser usados para “computação quântica tolerante a falhas” é um dos próximos passos.
Tomm diz: “Esta experiência é bonita porque valida um efeito fundamental – emissão estimulada – em seu limite máximo e representa um enorme passo tecnológico em direção a aplicações avançadas”. Podemos aplicar padrões semelhantes para promover dispositivos mais proficientes que nos forneçam estados limitados por fótons. Isso é uma grande promessa para inúmeras aplicações: desde o processamento de informações quânticas e manufatura avançada até a biologia”.
