Al perforar agujeros en una delgada lámina bidimensional de nitruro de boro hexagonal con un haz de iones centrado en galio, los científicos de la Universidad de Oregón han creado átomos artificiales que generan fotones individuales.
Los átomos artificiales, que funcionan en el aire y a temperatura ambiente, pueden ser un gran paso en los esfuerzos para desarrollar la computación cuántica totalmente óptica, dijo el físico de la UO Benjamín J. Alemán, investigador principal de un estudio publicado en la revista Nano letras .
"Nuestro trabajo proporciona una fuente de fotones individuales que podrían actuar como portadores de información cuántica o como qubits. Hemos modelado estas fuentes, creando tantas como queramos, donde queramos", dijo Alemán, miembro de la UOInstituto de Ciencia de Materiales y Centro de Ciencia Óptica, Molecular y Cuántica ". Nos gustaría modelar estos emisores de fotones individuales en circuitos o redes en un microchip para que puedan comunicarse entre sí, o con otros qubits existentes, como estado sólidogiros o qubits de circuito superconductor "
Hace tres años se descubrieron átomos artificiales en escamas de nitruro de boro hexagonal 2D, una sola capa aislante de átomos alternos de boro y nitrógeno en una red que también se conoce como grafeno blanco. Alemán se encuentra entre los numerosos investigadores que utilizan ese descubrimiento para produciry usar fotones como fuentes de fotones individuales y qubits en circuitos fotónicos cuánticos.
Los enfoques tradicionales para usar átomos en la investigación cuántica se han centrado en capturar átomos o iones y en manipular su giro con láser para que muestren superposición cuántica o la capacidad de estar en una combinación simultánea de estados "apagado" y "encendido".dicho trabajo ha requerido trabajar al vacío en temperaturas extremadamente frías con equipos sofisticados.
Motivado por la observación de que los átomos artificiales se encuentran con frecuencia cerca de un borde, el equipo de Alemán, apoyado por la National Science Foundation, creó primero bordes en el grafeno blanco al perforar círculos de 500 nanómetros de ancho y cuatro nanómetros de profundidad.
Los dispositivos fueron recocidos en oxígeno a 850 grados Celsius 1,562 grados Fahrenheit para eliminar el carbono y otros materiales residuales y activar los emisores. La microscopía confocal reveló pequeños puntos de luz provenientes de las regiones perforadas. Al acercarse, el equipo de Alemán vioque los puntos brillantes individuales emitían luz al nivel más bajo posible: un solo fotón a la vez.
Los fotones individuales posiblemente podrían usarse como pequeños termómetros ultrasensibles, en la distribución de claves cuánticas, o para transferir, almacenar y procesar información cuántica, dijo Alemán.
"El gran avance es que hemos descubierto una forma simple y escalable de nanofabricar átomos artificiales en un microchip, y que los átomos artificiales funcionan en el aire ya temperatura ambiente", dijo Alemán. "Nuestros átomos artificiales permitirán una gran cantidad detecnologías nuevas y potentes. En el futuro, podrían usarse para comunicaciones más seguras, totalmente privadas y seguras, y computadoras mucho más potentes que podrían diseñar medicamentos que salvan vidas y ayudar a los científicos a obtener una comprensión más profunda del universo a través de la computación cuántica ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Oregon . Original escrito por Jim Barlow. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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