Cercetătorii de la Universitatea de Tehnologie din Sydney au demonstrat o nouă modalitate de a controla surse minuscule de lumină cuantică prin răsucirea straturilor atomice de nitrură de bor hexagonală – pentru că, se pare, calculatoarele cuantice aveau nevoie de un pic de rotație.

Progresul oferă oamenilor de știință o nouă metodă de reglare a emițătorilor cuantici, care sunt surse microscopice de lumină ce ar putea juca un rol important în tehnologiile viitoare, cum ar fi calculul cuantic, comunicațiile securizate și senzorii ultrasensibili. Autorul principal, dr. Angus Gale, a declarat că lucrarea oferă cercetătorilor un instrument valoros pentru a face aceste sisteme cuantice mai practice.

„Poți măsura acești emițători cuantici și vezi că există, dar e greu să-i faci să funcționeze în practică. Acest lucru ne oferă o pârghie pentru a ne apropia de acest obiectiv – un pas către realizarea tehnologiilor cuantice”, a spus dr. Gale.

În timpul experimentelor, Gale și echipa sa au descoperit că răsucirea materialului poate modifica semnificativ atât culoarea, cât și lungimea de undă a luminii emise de emițătorii cuantici. Magnitudinea schimbării a fost deosebit de remarcabilă. Majoritatea studiilor creează un dispozitiv la un unghi de răsucire specific și îl lasă neschimbat. În schimb, cercetătorii au reușit să ridice, să rotească și să reașeze în mod repetat materialul, permițându-le să-i modifice continuu proprietățile.

„Profităm de faptul că acest material, nitrura de bor hexagonală (hBN), este stratificat. Îl putem ridica, stivui, răsuci și folosi acea răsucire pentru a modifica emițătorii. Nu poți face asta cu materiale tradiționale precum diamantul sau carbura de siliciu.”

„Beneficiul este că am folosit această platformă răsucibilă pentru a deplasa emisia cu o cantitate foarte semnificativă”, a spus Gale. „Adesea, când controlezi aceste sisteme, cantitatea de manipulare este foarte limitată, dar în acest caz, deplasarea a fost mult mai mare decât era de așteptat. În loc să încercăm să facem defectele hBN să se comporte ca niște gazde solide tradiționale, am profitat de propria forță a hBN: structura sa subțire, stratificată și răsucibilă.”

Gale a comparat structura materialului cu felii de brânză, mai degrabă decât cu un bloc solid. „Cu un bloc de brânză, nu poți ajunge cu adevărat la aroma din mijloc. Dar cu feliile, poți desprinde straturi, le poți pune la loc și poți schimba modul în care interacționează”, a spus el. Deoarece hBN este format din straturi extrem de subțiri, cercetătorii pot separa și reasambla acele straturi în moduri care nu sunt posibile cu materiale cuantice mai convenționale.

Autorul coordonator, profesorul Igor Aharonovich, a spus că abilitatea de a răsuci materialele stratificate este deosebit de interesantă, deoarece poate dezvălui un comportament fizic complet nou. „Poți lua două straturi care nu fac mare lucru de unul singur, le pui împreună la un unghi specific și, dintr-o dată, ai un sistem complet diferit”, a spus profesorul Aharonovich.

Potrivit lui Aharonovich, descoperirile ar putea ajuta la avansarea mai multor tehnologii cuantice emergente. „Aceste materiale ar putea fi folosite în cele din urmă pentru comunicații de calcul cuantic și detectare cuantică, ceea ce ar ajuta pentru aplicații precum asistența medicală, securitatea cibernetică și GPS-ul îmbunătățit; și ne oferă mai mult control asupra blocurilor de construcție necesare pentru a ajunge acolo.”