Investigadores de la Universidad de Tecnología de Sídney han demostrado una nueva forma de controlar diminutas fuentes de luz cuántica torciendo capas atómicamente delgadas de nitruro de boro hexagonal, porque aparentemente las computadoras cuánticas necesitaban un pequeño giro.
El avance proporciona a los científicos un nuevo método para ajustar emisores cuánticos, que son fuentes de luz microscópicas que podrían desempeñar un papel importante en tecnologías futuras como la computación cuántica, las comunicaciones seguras y los sensores ultrasensibles. El autor principal, el Dr. Angus Gale, dijo que el trabajo ofrece a los investigadores una nueva herramienta valiosa para hacer que estos sistemas cuánticos sean más prácticos.
"Puedes medir estos emisores cuánticos y ver que existen, pero es difícil hacer que funcionen en la práctica. Esto nos da una palanca para acercarnos a eso: un paso hacia la realización de tecnologías cuánticas", dijo el Dr. Gale.
Durante los experimentos, Gale y su equipo descubrieron que torcer el material podía alterar significativamente tanto el color como la longitud de onda de la luz emitida por los emisores cuánticos. La magnitud del cambio fue especialmente notable. La mayoría de los estudios crean un dispositivo con un ángulo de torsión específico y lo dejan sin cambios. Por el contrario, los investigadores pudieron levantar, rotar y re-apilar el material repetidamente, lo que les permitió modificar continuamente sus propiedades.
"Estamos aprovechando el hecho de que este material, el nitruro de boro hexagonal (hBN), está estratificado. Podemos levantarlo, apilarlo, torcerlo y usar esa torsión para modificar los emisores. Realmente no puedes hacer eso con materiales tradicionales como el diamante o el carburo de silicio".
"El beneficio es que usamos esta plataforma torcible para desplazar la emisión en una cantidad muy significativa", dijo Gale. "A menudo, cuando controlas estos sistemas, la cantidad de manipulación es muy limitada, pero en este caso el desplazamiento fue mucho mayor de lo esperado. En lugar de intentar que los defectos del hBN se comporten como un huésped de estado sólido tradicional, aprovechamos la propia fortaleza del hBN: su estructura delgada, estratificada y torcible".
Gale comparó la estructura del material con rebanadas de queso en lugar de un bloque sólido. "Con un bloque de queso, realmente no puedes llegar al sabor del medio. Pero con rebanadas, puedes pelar capas, volver a juntarlas y cambiar cómo interactúan", dijo. Debido a que el hBN está hecho de capas extremadamente delgadas, los investigadores pueden separar y reensamblar esas capas de maneras que no son posibles con materiales cuánticos más convencionales.
El autor supervisor, el profesor Igor Aharonovich, dijo que la capacidad de torcer materiales estratificados es particularmente emocionante porque puede revelar un comportamiento físico completamente nuevo. "Puedes tomar dos capas que no hacen mucho por sí solas, juntarlas en un ángulo específico y de repente tienes un sistema completamente diferente", dijo el profesor Aharonovich.
Según Aharonovich, los hallazgos podrían ayudar a avanzar en varias tecnologías cuánticas emergentes. "Estos materiales podrían eventualmente usarse para comunicaciones de computación cuántica y detección cuántica, lo que ayudaría en aplicaciones como atención médica, ciberseguridad y GPS mejorado; y nos da más control sobre los componentes básicos necesarios para llegar allí".