p Uma equipe de pesquisadores, incluindo a faculdade de engenharia e física da U of A, desenvolveu um novo método de detecção de fótons únicos, ou partículas de luz, usando pontos quânticos. p A detecção de fóton único é um elemento-chave para permitir o uso de informações quânticas, um método de transferência de informações muito mais rápido e seguro do que os métodos atuais. Essa tecnologia também tem outras aplicações, incluindo imagens biológicas e médicas, espectroscopia, e observação astronômica.

p Shui-Qing "Fisher" Yu, professor associado de engenharia elétrica; Greg Salamo, distinto professor de física; e Yang Zhang, um pós-doutorado em engenharia elétrica na época, trabalhou com colegas de Dartmouth e da Universidade de Wisconsin nesta pesquisa, que foi publicado recentemente por ACS Photonics .

p A informação quântica usa diferentes estados quânticos de partículas, como polarização ou fase, para codificar informações. Como a informação quântica não se limita aos uns e zeros usados ​​para codificar a informação digital, esta tecnologia pode transferir uma grande quantidade de informações com muita segurança.

p Uma vez que as informações quânticas podem ser transmitidas usando uma variedade infinita de estados quânticos, o emissor e o receptor devem concordar sobre o estado que estão usando para codificar e interpretar os dados. Um estranho interceptando o sinal teria poucas maneiras de lê-lo sem esse conhecimento.

p Um fóton é um quantum de luz. Quando um fóton entra em um detector em um sistema de informação quântica, sua energia é transferida para um elétron e isso resulta em uma corrente ou voltagem. Este efeito é tão pequeno, no entanto, que é difícil de detectar. Outros projetos de detectores de fótons resolvem esse problema usando um dispositivo chamado fotodiodo de avalanche para amplificar a corrente ou voltagem, mas essa abordagem tende a adicionar atrasos à detecção e aumentar o ruído de fundo.

p A nova abordagem criada e modelada por esses pesquisadores usa um ponto quântico, que é uma partícula semicondutora em nanoescala, para detectar fótons individuais. Comparado a outros métodos, a mudança na voltagem causada por um único fóton neste detector é grande, com um baixo nível de ruído de fundo.

p Yu comparou isso a adicionar uma gota d'água a um recipiente. "Se você colocar uma gota de água em um tanque grande, essa mudança é difícil de ver, "disse ele." Mas se você colocar uma gota de água em um recipiente muito pequeno, você pode ver a mudança com mais facilidade. "No design dos pesquisadores, o elétron está em um pequeno recipiente - o ponto quântico.

p Os pesquisadores usaram modelos de computador para demonstrar que seu projeto pode detectar fótons individuais com mais precisão do que as tecnologias existentes.