Os físicos da Universidade de Bonn superaram mais um obstáculo no caminho para a criação de computadores quânticos:em um estudo recente, eles apresentam um método com o qual podem classificar com muita rapidez e precisão um grande número de átomos. O trabalho já foi publicado em Cartas de revisão física .

Imagine que você está em um supermercado comprando suco de maçã. Infelizmente, todas as caixas estão meio vazias porque outros clientes removeram garrafas individuais aleatoriamente. Então, você enche cuidadosamente sua caixa, garrafa por garrafa. Mas espere:o caixote vizinho é preenchido exatamente da maneira oposta! Tem garrafas onde o seu caixote tem vãos. Se você pudesse levantar essas garrafas com um golpe e colocá-las em sua caixa, ficaria cheio imediatamente. Você pode economizar muito trabalho.

Infelizmente, tais soluções (ainda) não existem para engradados de bebidas pela metade. Contudo, os físicos da Universidade de Bonn desejam classificar milhares de átomos da maneira que quiserem no futuro, desta forma - e em questão de segundos. Ao redor do mundo, os cientistas estão atualmente procurando métodos que permitam processos de classificação no microcosmo. A proposta de pesquisadores baseados em Bonn poderia impulsionar o desenvolvimento de futuros computadores quânticos um passo crucial adiante. Isso permite que os átomos interajam uns com os outros de maneira direcionada, a fim de serem capazes de explorar os efeitos da mecânica quântica para cálculos. Além disso, as partículas devem ser colocadas em proximidade espacial umas com as outras.

Átomos magnetizados em esteiras transportadoras ópticas

Os físicos estão usando uma propriedade especial dos átomos para criar sua máquina de classificação:eles giram em torno de seu próprio eixo como pequenos piões. O sentido de rotação - o giro - pode ser influenciado por microondas. Os físicos, portanto, inicialmente definiram todos os átomos na mesma direção de rotação em seu experimento.

Neste estado, era possível carregar as partículas em um feixe de laser. Contudo, antecipadamente, eles tiveram que manipular o laser de forma que ele correspondesse ao giro de suas partículas - um processo conhecido como polarização. Os átomos eram então mantidos pelo feixe de laser polarizado de tal maneira que eram incapazes de se mover. Cada partícula ocupa um lugar particular no feixe de laser - semelhante às garrafas na caixa.

Contudo, como na caixa de bebidas, alguns dos locais do feixe de laser também estão desocupados. "Nós, portanto, invertemos a direção de rotação de uma maneira muito direcionada para átomos individuais, "explica a Dra. Andrea Alberti, o líder da equipe do Instituto de Física Aplicada da Universidade de Bonn. "Essas partículas não foram mais capturadas pelo nosso feixe de laser. No entanto, fomos capazes de agarrá-los com um segundo, feixe de laser polarizado de forma diferente e, assim, movê-los conforme desejado.

O feixe de transporte pode, em princípio, mova quantos átomos quiser ao mesmo tempo. Enquanto isso acontece, eles mantêm sua posição um com o outro. Como no exemplo com as garrafas, várias partículas podem assim ser levantadas de uma vez e colocadas nas lacunas entre outros átomos de uma só vez. "Nosso método de classificação é extremamente eficiente, "explica o principal autor do estudo, Carsten Robens. "Não faz grande diferença se estamos separando centenas ou milhares de átomos - o tempo necessário aumenta apenas ligeiramente." Para o momento, os pesquisadores trabalharam apenas com quatro átomos em seu experimento, que agora está sendo publicado.

Em princípio, o método é adequado para criar qualquer padrão de átomo. Isso o torna interessante para físicos de estado sólido, por exemplo, para investigar o comportamento de cristais semicondutores sob certas condições.