Pesquisadores da Universidade de Valência (UV) descobriram um semicondutor bidimensional que tem seus excitons orientados de uma maneira nova, pavimentando o caminho para a geração de chips fotônicos integrados.

A segunda revolução quântica que está ocorrendo hoje está sendo liderada na Europa pelo programa Quantum Flagship, que pretende levar processos quânticos do laboratório para o mercado. Nos novos materiais bidimensionais, como grafeno ou semicondutores bidimensionais, os fenômenos quânticos deixam seu campo tradicional de baixas temperaturas para aparecer mesmo à temperatura ambiente. Este fato, o que é muito incomum, tem contribuído para que os semicondutores bidimensionais sejam um dos principais pontos focais da Quantum Flagship para criar tecnologias disruptivas que dão lugar a dispositivos comercializáveis ​​que aproveitam as propriedades quânticas da luz e da matéria com, por exemplo, usa no campo da criptografia de sinal e comunicações seguras.

Em semicondutores, a partícula responsável pelos processos de absorção e emissão de luz é o buraco eletrônico conhecido como exciton. Conhecer e controlar as propriedades dos excitons em semicondutores bidimensionais é a chave para o desenvolvimento de tecnologias quânticas que serão desenvolvidas na estrutura da Nave Quântica. Na medida em que a distribuição dos excitons de um semicondutor bidimensional por si mesma pode definir que tipo de dispositivo optoeletrônico pode ser fabricado para aproveitar a luz quântica que o semicondutor bidimensional pode emitir.

Os excitons de semicondutores estudados até agora têm uma orientação essencialmente horizontal, com os benefícios e limitações que isso acarreta. Contudo, um grupo de pesquisa do Instituto de Ciência de Materiais (ICMUV) e do Departamento de Física Aplicada e Eletromagnetismo da Universidade de Valência (UV), em colaboração com um grupo da Universidade Heriot-Watt do Reino Unido, mostraram que os excitons do semicondutor bidimensional de seleneto de índio (InSe) são orientados perpendicularmente ao plano atômico, ao contrário do resto dos semicondutores bidimensionais descobertos até agora.

Esta nova orientação de excitons abre as portas para a criação de dispositivos optoeletrônicos planos baseados em materiais bidimensionais onde a luz quântica emitida horizontalmente pode ser sustentada e transportada com relativa facilidade por meio de flocos InSe em camadas.

O grupo do ICMUV e o Departamento de Física Aplicada, formado por Daniel Andrés Penares, Rodolfo Enrique Canet Albiach, Marie Krecmarová, Alejandro Molina Sánchez, Juan P. Martínez Pastor e Juan F. Sánchez Royo, participa de um dos 20 consórcios escolhidos para a primeira fase do Quantum Flagship. Eles fizeram isso com seu projeto denominado S2QUIP "Scalable Two-Dimensional Quantum Integrated Photonics, "onde eles desenvolverão circuitos de fotônica quântica integrando materiais semicondutores bidimensionais que são compatíveis com a tecnologia CMOS, frequentemente usado na fabricação de circuitos integrados tradicionais. Desenvolvido nesta estrutura, o trabalho poderia resolver muitos dos gargalos descritos pelos planos de trabalho dos EUA e da UE para o desenvolvimento de tecnologia comercializável para informações quânticas.