Revolução na coerência quântica: excitons moiré apontam futuro em nano-semicondutores

São PauloPesquisadores da Universidade de Kyoto alcançam avanço na tecnologia quântica ao desenvolver uma técnica aprimorada para medir o tempo de coerência quântica dos excítons moiré. Esses excítons, formados por pares de partículas (um elétron e uma lacuna), ficam presos em padrões gerados pela sobreposição de dois materiais. A descoberta pode ter aplicações importantes em futuros nano-semiconductores.

Destaques Principais:

• Qubits são as unidades fundamentais dos computadores quânticos.
• A operação dos qubits é afetada pelo tempo de coerência quântica.
• Excitons moiré podem servir como qubits, mas sua medição é dificultada por interferências ópticas.
• A Universidade de Kyoto utilizou microfabricação com feixe de elétrons e gravação iônica reativa para isolar excitons moiré.
• A interferometria de Michelson foi empregada para medir o tempo de coerência quântica desses excitons.

Qubits são as unidades básicas dos computadores quânticos e precisam manter-se em um estado especial chamado coerência quântica para funcionarem bem. Quanto mais tempo permanecem nesse estado, melhor seu desempenho. Cientistas acreditam que os excitons moiré poderiam ser usados como qubits em futuros semicondutores minúsculos. Esses excitons se formam quando pares de elétrons e lacunas ficam presos em padrões levemente desalinhados. No entanto, medi-los com precisão é um desafio devido aos limites de difração e interferência de muitos excitons moiré.

Pesquisadores da Universidade de Kyoto enfrentaram o problema usando microfabricação com feixe de elétrons e gravação por íons reativos. Isso permitiu separar excitons de moiré individuais. Em seguida, aplicaram a interferometria de Michelson para medir os sinais de emissão desses excitons e determinar seus tempos de coerência quântica.

Esta descoberta é significativa devido à sua ampla aplicação. Os excitons moiré possuem uma coerência duradoura, crucial para o aprimoramento da computação quântica e outras tecnologias quânticas. Esses excitons mantêm-se mais estáveis nas franjas de interferência, diminuindo perdas. Este novo método pode viabilizar experimentos e aplicações quânticas mais avançadas.

A Universidade de Kyoto desenvolveu um novo método para medir o tempo pelo qual os excítons de moiré conseguem manter a coerência quântica. Esse avanço é crucial para as tecnologias quânticas e pode resultar em computadores quânticos mais estáveis e eficientes, beneficiando muitos campos científicos e indústrias. Os tempos de coerência aprimorados e as técnicas de medição precisas são promissores para o futuro da computação quântica e da tecnologia de nano-semiconductores.