Novo estudo: memória quântica com raios X em nível de fóton único revoluciona a tecnologia

São PauloPesquisadores de diversas instituições, incluindo a Texas A&M University e o Instituto Helmholtz Jena, descobriram uma nova maneira de armazenar e liberar pulsos de raios X no nível de um único fóton. Essa descoberta, publicada na revista Science Advances, pode trazer avanços significativos para redes quânticas e computação utilizando fótons de raios X.

Memórias quânticas geralmente utilizam fótons ópticos e grupos de átomos. Porém, a Dra. Olga Kocharovskaya e sua equipe descobriram que usar grupos de núcleos em vez de átomos pode prolongar a duração da memória. Isso funcionou bem até mesmo em materiais sólidos à temperatura ambiente. O maior tempo de memória se deve ao fato de que as transições nucleares são menos afetadas por campos externos, devido ao pequeno tamanho dos núcleos.

O novo protocolo da equipe inclui:

O conceito baseia-se na variação de frequência causada pelo movimento, o que permite o alinhamento de diferentes partes da frequência. Para isso, foi utilizada uma configuração com um absorvedor estacionário e seis absorvedores em movimento, criando um padrão de frequência de sete partes.

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Este método pode resultar em memórias quânticas fortes e duradouras. O uso da coerência nuclear permite tempos de armazenamento mais longos, pois isômeros nucleares de maior longevidade podem ser utilizados de maneira mais eficiente. Além disso, este protocolo consegue manter a informação intacta no nível de fóton único, demonstrando ser um sistema de memória quântica confiável na faixa de raios X.

As possibilidades são enormes. Expandir as tecnologias quânticas para comprimentos de onda curtos é promissor, pois reduz o ruído ao suavizar as flutuações em muitos ciclos de alta frequência. Isso pode levar a sistemas de processamento de informações quânticas mais precisos e confiáveis.

Os próximos passos da equipe são liberar pacotes de ondas de fótons armazenados quando necessário e estabelecer conexões entre diferentes fótons de raios X duros. Essas conexões, conhecidas como emaranhamento, são essenciais para o processamento de informações na computação quântica. Esta pesquisa pode ter um grande impacto no desenvolvimento de futuros computadores e redes quânticas.

O sucesso da equipe ao demonstrar seu trabalho abre novas possibilidades em óptica quântica usando energias de raios X. Seu setup flexível e confiável pode desempenhar um papel crucial no avanço das tecnologias quânticas, aproveitando as características únicas dos fótons de raios X para alcançar progressos significativos na área.