Uma equipe de pesquisa liderada pela Universidade de Osaka demonstrou como a informação codificada na polarização circular de um feixe de laser pode ser traduzida no estado de spin de um elétron em um ponto quântico, cada um sendo um bit quântico e um candidato a computador quântico. A conquista representa um grande passo em direção a uma "internet quântica, "no qual os futuros computadores podem enviar e receber informações quânticas com rapidez e segurança.

Os computadores quânticos têm o potencial de superar os sistemas atuais porque funcionam de uma maneira fundamentalmente diferente. Em vez de processar uns e zeros discretos, informação quântica, sejam armazenados em spins de elétrons ou transmitidos por fótons de laser, pode estar em uma superposição de vários estados simultaneamente. Além disso, os estados de dois ou mais objetos podem se tornar emaranhados, de modo que o status de um não pode ser completamente descrito sem o outro. O tratamento de estados emaranhados permite que os computadores quânticos avaliem muitas possibilidades simultaneamente, bem como transmitir informações de um lugar para outro imune a espionagem.

Contudo, esses estados emaranhados podem ser muito frágeis, durando apenas microssegundos antes de perder a coerência. Para realizar o objetivo de uma internet quântica, sobre o qual sinais de luz coerentes podem transmitir informações quânticas, esses sinais devem ser capazes de interagir com spins de elétrons dentro de computadores distantes.

Pesquisadores liderados pela Universidade de Osaka usaram luz laser para enviar informações quânticas a um ponto quântico, alterando o estado de spin de um único elétron preso lá. Embora os elétrons não girem da maneira usual, eles têm momento angular, que pode ser invertido ao absorver luz laser polarizada circularmente.

"Importante, esta ação nos permitiu ler o estado do elétron depois de aplicar a luz do laser para confirmar que ele estava no estado de spin correto, "diz o primeiro autor Takafumi Fujita." Nosso método de leitura usou o princípio de exclusão de Pauli, que proíbe dois elétrons de ocupar exatamente o mesmo estado. No minúsculo ponto quântico, só há espaço suficiente para o elétron passar o chamado bloqueio de spin de Pauli se ele tiver o spin correto. "

A transferência de informações quânticas já foi usada para fins criptográficos. "A transferência de estados de superposição ou emaranhados permite uma distribuição de chaves quânticas completamente segura, "O autor sênior Akira Oiwa diz." Isso ocorre porque qualquer tentativa de interceptar o sinal destrói automaticamente a superposição, tornando impossível ouvir sem ser detectado. "

A rápida manipulação óptica de spins individuais é um método promissor para a produção de uma plataforma de computação geral em nanoescala quântica. Uma possibilidade empolgante é que futuros computadores possam aproveitar este método para muitas outras aplicações, incluindo otimização e simulações químicas.