p Físicos da Universidade de Basel mostraram pela primeira vez como um único elétron se parece em um átomo artificial. Um método recentemente desenvolvido permite que eles mostrem a probabilidade de um elétron estar presente em um espaço. Isso permite um melhor controle dos spins do elétron, que poderia servir como a menor unidade de informação em um futuro computador quântico. Os experimentos foram publicados em Cartas de revisão física e a teoria relacionada em Revisão Física B . p O spin de um elétron é um candidato promissor para uso como a menor unidade de informação (qubit) de um computador quântico. Controlar e trocar esse giro ou acoplá-lo a outros giros é um desafio no qual vários grupos de pesquisa em todo o mundo estão trabalhando. A estabilidade de um único giro e o emaranhamento de vários giros depende, entre outras coisas, na geometria dos elétrons - que antes era impossível determinar experimentalmente.

p Só é possível em átomos artificiais

p Os cientistas das equipes chefiadas pelos professores Dominik Zumbühl e Daniel Loss do Departamento de Física e do Instituto Suíço de Nanociência da Universidade de Basel desenvolveram agora um método pelo qual podem determinar espacialmente a geometria dos elétrons em pontos quânticos.

p Um ponto quântico é uma armadilha de potencial que permite confinar elétrons livres em uma área que é cerca de 1000 vezes maior do que um átomo natural. Como os elétrons presos se comportam de maneira semelhante aos elétrons ligados a um átomo, os pontos quânticos também são conhecidos como "átomos artificiais".

p O elétron é mantido no ponto quântico por campos elétricos. Contudo, ele se move dentro do espaço e, com diferentes probabilidades correspondentes a uma função de onda, permanece em locais específicos dentro de seu confinamento.

p A distribuição de carga ilumina

p Os cientistas usam medidas espectroscópicas para determinar os níveis de energia no ponto quântico e estudar o comportamento desses níveis em campos magnéticos de força e orientação variadas. Com base em seu modelo teórico, é possível determinar a densidade de probabilidade do elétron e, portanto, sua função de onda com uma precisão na escala sub-nanométrica.

p "Para simplificar, podemos usar este método para mostrar a aparência de um elétron pela primeira vez, "explica Loss.

p Melhor compreensão e otimização

p Os pesquisadores, que trabalham em estreita colaboração com colegas no Japão, Eslováquia e EUA, assim, obter uma melhor compreensão da correlação entre a geometria dos elétrons e o spin do elétron, que deve ser estável pelo maior tempo possível e rapidamente comutável para uso como qubit.

p "Somos capazes de não apenas mapear a forma e a orientação do elétron, mas também controlar a função de onda de acordo com a configuração dos campos elétricos aplicados. Isso nos dá a oportunidade de otimizar o controle das rotações de uma maneira muito direcionada, "diz Zumbühl.

p A orientação espacial dos elétrons também desempenha um papel no emaranhamento de vários spins. Da mesma forma que a ligação de dois átomos a uma molécula, as funções de onda de dois elétrons devem estar em um plano para o emaranhamento bem-sucedido.

p Com o auxílio do método desenvolvido, numerosos estudos anteriores podem ser melhor compreendidos, e o desempenho dos qubits de spin pode ser otimizado ainda mais no futuro.