Um único átomo pode ser usado como um transistor óptico quântico para controlar a transmissão de luz no interior de uma cavidade. O feito foi obtido no Instituto Max-Planck de Óptica Quântica, de Garching (Alemanha) por uma equipe de pesquisadores da qual faz parte o físico brasileiro Celso Jorge Villas-Boas, da Universidade Federal de São Carlos (UFScar), no interior de São Paulo.
© Instituto Max-Planck de Óptica Quântica
Relatado em detalhes num artigo científico publicado eletronicamente no site da revista Nature, o experimento representa mais um passo rumo ao controle pleno da geração, propagação e absorção da luz no mundo quântico. "Chegamos ao limite do sistema, enquanto outros grupos já haviam obtido resultados semelhantes, mas com amostras com centenas de milhares de átomos.", afirma Villas-Boas, que contribuiu com a parte teórica do experimento.
A base do sistema se apoia no fenômeno conhecido como transparência induzida eletromagneticamente. Dentro de uma cavidade, os pesquisadores promovem a interação entre dois campos ópticos, em geral laseres com determinadas características, e um meio material, no caso do experimento feito na Alemanha átomos de rubídio. Quando é ligado um dos feixes de laser, aquele denominado campo de controle, parte da luz do outro feixe (campo de prova), que normalmente seria 100% absorvida e bloqueada pelo meio material, consegue atravessar os átomos de rubídio. No experimento feito no Instituto Max-Planck, os físicos tiveram sucesso em controlar a transmissão de até 20% da luz do campo de prova no sistema com um único átomo aprisionado na cavidade. Sendo que para desenvolver um computador realmente quântico, o ideal será atingir algo próximo a 100% de eficiência.
Sistemas mais complexos, mas semelhantes ao descrito no trabalho da Nature, podem ser o ponto de partida para a construção de verdadeiras redes quânticas, nas quais a informação poderá ser transmitida por meio do controle da interação entre matéria e luz. Também podem auxiliar na obtenção de um maior controle sobre o número de fótons presentes num feixe de laser propagado. No estudo, os pesquisadores trabalharam com campos de luz muito fracos. "Nesse experimento a transmissão de um único fóton do campo de prova foi controlada por, em média, um fóton de um campo de controle, isto é, um fóton controlando a transmissão de um segundo fóton", afirma o físico brasileiro. As pesquisas feitas em São Carlos por Villas-Boas fazem parte do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia (INCT) de Informação Quântica, uma iniciativa conjunta da FAPESP e do CNPq.
Fonte: FAPESP e Instituto Max-Planck
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