p Uma equipe de cientistas internacionais que investiga como controlar o spin de impurezas semelhantes a átomos em materiais 2-D observou a dependência da energia do átomo em um campo magnético externo pela primeira vez. p Os resultados do estudo, publicado em Materiais da Natureza , será de interesse para grupos de pesquisa acadêmica e da indústria que trabalham no desenvolvimento de futuras aplicações quânticas, dizem os pesquisadores.

p Cientistas da University of Technology Sydney (UTS), a Universidade de Würzburg, a Universidade Federal de Kazan e a Universidade Federal de Minas Gerais, demonstrou a capacidade de controlar a rotação de impurezas semelhantes a átomos em nitreto de boro hexagonal de material 2-D. Ao combinar a excitação de laser e microondas, os pesquisadores foram capazes de alterar os estados de spin, por exemplo, "para cima" para "para baixo", de impurezas semelhantes a átomos hospedadas no material e mostram a dependência de sua energia em um campo magnético externo.

p É a primeira vez que o fenômeno é observado em um material formado por uma única folha de átomos como o grafeno. Os pesquisadores dizem que este recém-demonstrado propriedades ópticas de spin quântico, combinado com a facilidade de integração com outros materiais e dispositivos 2-D, estabelece nitreto de boro hexagonal como um candidato intrigante para hardware de tecnologia quântica avançada.

p "Cristais atômicos 2-D são atualmente alguns dos materiais mais estudados na física da matéria condensada e na ciência dos materiais, "diz o físico UTS Dr. Mehran Kianinia, um co-autor do estudo.

p "A física deles é intrigante de um ponto de vista fundamental, mas além disso, podemos pensar em empilhar diferentes cristais 2-D para criar materiais completamente novos, heteroestruturas e dispositivos com propriedades específicas de designer, " ele diz.

p Pesquisador UTS, Dr. Carlo Bradac, um co-autor sênior do estudo diz que, além de adicionar outra propriedade exclusiva, a uma gama já impressionante de propriedades para um material 2-D, a descoberta tem um potencial enorme para o campo do sensoriamento quântico.

p "O que realmente me empolga é o potencial [no contexto do sensor quântico]. Esses spins são sensíveis ao seu entorno imediato. Ao contrário dos sólidos 3-D, onde o sistema semelhante ao átomo pode estar tão longe quanto alguns nanômetros do objeto para sentir, aqui, o giro controlável está bem na superfície. Nossa esperança é usar esses spins individuais como sensores minúsculos e mapas, com resolução espacial sem precedentes, variações de temperatura, bem como campos magnéticos e elétricos em variações de spin ", diz o Dr. Bradac.

p "Imagine, por exemplo, ser capaz de medir campos magnéticos minúsculos com sensores tão pequenos quanto átomos individuais. As possibilidades são de longo alcance e vão desde espectroscopia de ressonância magnética nuclear para diagnóstico médico em nanoescala e química de materiais até navegação sem GPS usando o campo magnético da Terra, " ele diz.

p No entanto, a magnetometria em nanoescala baseada em quantum é "apenas uma área onde o controle de spins únicos em sólidos é útil", diz o autor sênior do estudo UTS Professor Igor Aharonovich.

p "Além do sensor quântico, muitos aplicativos de computação quântica e comunicação quântica dependem de nossa capacidade de controlar o estado de spin - zero, um e qualquer coisa no meio - de sistemas semelhantes a átomos únicos em materiais hospedeiros sólidos. Isso nos permite codificar, armazenar e transferir informações na forma de bits quânticos ou qubits, " ele diz.