Uma equipe de cientistas, liderado pela Universidade de Bristol, descobriram um novo método que poderia ser usado para construir sensores quânticos com ultra-alta precisão.

Quando átomos individuais emitem luz, eles o fazem em pacotes discretos chamados fótons.

Quando esta luz é medida, esta natureza discreta ou 'granular' leva a flutuações especialmente baixas em seu brilho, já que dois ou mais fótons nunca são emitidos ao mesmo tempo.

Esta propriedade é particularmente útil no desenvolvimento de futuras tecnologias quânticas, onde as flutuações baixas são fundamentais, e levou a um aumento do interesse em sistemas de engenharia que agem como átomos quando emitem luz, mas cujas propriedades são mais facilmente adaptadas.

Esses 'átomos artificiais', como são conhecidos, são normalmente feitos de materiais sólidos, e são de fato objetos muito maiores, em que a presença de vibrações é inevitável, e geralmente considerado prejudicial.

Contudo, uma equipe colaborativa, liderado pela Universidade de Bristol, já estabeleceu que essas vibrações que ocorrem naturalmente em átomos artificiais podem levar, surpreendentemente, a uma supressão ainda maior das flutuações de brilho do que a presente nos sistemas atômicos naturais.

Os autores, que incluem acadêmicos das universidades de Sheffield e Manchester, mostram que essas baixas flutuações podem ser usadas para construir sensores quânticos que são inerentemente mais precisos do que aqueles possíveis sem vibrações.

Suas descobertas foram publicadas hoje no jornal Nature Communications .

Dra. Dara McCutcheon, O principal investigador da pesquisa e conferencista em Engenharia Quântica da Escola de Física da Universidade de Bristol disse:"As implicações desta pesquisa são de longo alcance.

"Normalmente, sempre se pensa nas vibrações presentes nesses átomos artificiais relativamente grandes como sendo prejudiciais à luz que eles emitem, como normalmente as vibrações empurram os níveis de energia, com as flutuações resultantes impressas nos fótons emitidos.

"O que está acontecendo aqui, é que, em baixas temperaturas, o ambiente vibracional atua para resfriar o sistema - de certa forma, congelando os níveis de energia, e, por sua vez, suprimindo flutuações nos fótons emitidos. "

Este trabalho aponta para uma nova visão para esses átomos artificiais, em que sua natureza de estado sólido é realmente bem aproveitada para produzir luz que não poderia ser feita usando sistemas atômicos naturais.

Ele também abre a porta para um novo conjunto de aplicações que usam átomos artificiais para detecção aprimorada quântica, variando de magnetometria em pequena escala que pode ser usada para medir sinais no cérebro, todo o caminho até a detecção de ondas gravitacionais em grande escala, revelando processos cósmicos no centro das galáxias.