Comunicações online ultra-seguras, completamente indecifrável se interceptado, está um passo mais perto com a ajuda de uma descoberta publicada recentemente pelo físico Ben Alemán, da Universidade de Oregon.

Alemán, um membro do UO's Center for Optical, Molecular, e Quantum Science, fez átomos artificiais que funcionam em condições ambientais. A pesquisa, publicado no jornal Nano Letras , pode ser um grande passo nos esforços para desenvolver redes seguras de comunicação quântica e computação quântica totalmente óptica.

"O grande avanço é que descobrimos um simples, forma escalável de nanofabricar átomos artificiais em um microchip, e que os átomos artificiais funcionam no ar e em temperatura ambiente, "disse Alemán, também membro do Instituto de Ciência de Materiais da UO.

"Nossos átomos artificiais permitirão muitas tecnologias novas e poderosas, "disse ele." No futuro, eles poderiam ser usados ​​para mais segurança, mais seguro, comunicações totalmente privadas, e computadores muito mais poderosos que poderiam projetar drogas que salvam vidas e ajudar os cientistas a obter uma compreensão mais profunda do universo por meio da computação quântica. "

Joshua Ziegler, um estudante de doutorado pesquisador no laboratório de Alemán, e colegas perfuraram furos - 500 nanômetros de largura e quatro nanômetros de profundidade - em uma fina folha bidimensional de nitreto de boro hexagonal, que também é conhecido como grafeno branco por causa de sua cor branca e espessura atômica.

Para fazer os furos, a equipe usou um processo que lembra lavagem à pressão, mas em vez de um jato de água usa um feixe de íons focalizado para gravar círculos no grafeno branco. Eles então aqueceram o material em oxigênio em altas temperaturas para remover os resíduos.

Usando microscopia óptica confocal, Em seguida, Ziegler observou minúsculos pontos de luz vindos das regiões perfuradas. Depois de analisar a luz com técnicas de contagem de fótons, ele descobriu que os pontos brilhantes individuais emitiam luz no nível mais baixo possível - um único fóton por vez.

Esses pontos brilhantes padronizados são átomos artificiais e possuem muitas das mesmas propriedades dos átomos reais, como a emissão de um único fóton.

Com o sucesso do projeto, Alemán disse, o UO está agora à frente do pacote nos esforços para desenvolver tais materiais na pesquisa quântica. E isso põe um sorriso no rosto de Alemán.

Quando ele se juntou ao UO em 2013, ele havia planejado perseguir a ideia de que átomos artificiais poderiam ser criados em grafeno branco. Contudo, antes que Alemán pudesse colocar sua própria pesquisa em movimento, outra equipe universitária identificou átomos artificiais em flocos de grafeno branco.

Alemán procurou então desenvolver essa descoberta. Fabricar os átomos artificiais é o primeiro passo para aproveitá-los como fontes de partículas únicas de luz em circuitos fotônicos quânticos, ele disse.

"Nosso trabalho fornece uma fonte de fótons únicos que podem atuar como portadores de informações quânticas ou qubits. Padronizamos essas fontes, criando quantos quisermos, onde queremos, "Disse Alemán." Gostaríamos de padronizar esses emissores de fóton único em circuitos ou redes em um microchip para que eles possam se comunicar, ou para outros qubits existentes, como spins de estado sólido ou qubits de circuito supercondutor. "