p Pesquisadores da Unidade de Interações Luz-Matéria para Tecnologias Quânticas da Universidade de Pós-Graduação do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST) geraram átomos de Rydberg - átomos excitados incomumente grandes - perto de fibras ópticas nanométricas. Suas descobertas, publicado recentemente em Pesquisa de revisão física , marcam o progresso em direção a uma nova plataforma para processamento de informações quânticas, que tem o potencial de revolucionar as descobertas de materiais e drogas e fornecer uma comunicação quântica mais segura. p Devido à sua extraordinária suscetibilidade a campos elétricos e magnéticos, Os átomos de Rydberg há muito tempo despertam os interesses dos físicos. Usado em conjunto com nanofibras ópticas, esses átomos hiper-sensíveis poderiam desempenhar um papel instrumental em novos tipos de dispositivos quânticos escaláveis. Contudo, Os átomos de Rydberg são notavelmente difíceis de controlar.

p "O principal objetivo do estudo era aproximar os átomos de Rydberg das nanofibras, "disse Krishnapriya Subramonian Rajasree, um Ph.D. aluno da OIST e primeiro autor do estudo. "Esta configuração cria um novo sistema para estudar as interações entre os átomos de Rydberg e as superfícies de nanofibras."

p Átomos incomuns

p Para realizar suas pesquisas, os cientistas usaram um dispositivo chamado armadilha magneto-óptica para capturar um aglomerado de átomos de rubídio (Rb). Eles reduziram a temperatura dos átomos para aproximadamente 120 microKelvin - frações de um grau acima do zero absoluto e passaram uma nanofibra pela nuvem de átomos.

p Então, os cientistas excitaram os átomos de Rb para um estado Rydberg mais energético, usando um feixe de luz de 482 nm viajando através da nanofibra. Esses átomos de Rydberg, que se formou em torno da superfície da nanofibra, são maiores em tamanho do que suas contrapartes comuns. Quando os elétrons dos átomos ganharam energia, eles se afastaram do núcleo atômico, criando átomos maiores. Este tamanho incomum aumenta a sensibilidade dos átomos ao seu ambiente e à presença de outros átomos de Rydberg.

p Por meio de seu experimento, os cientistas trouxeram os átomos de Rydberg a meros nanômetros da nanofibra óptica, permitindo maior interação entre os átomos e a luz viajando na nanofibra. Devido às suas propriedades anormais, os átomos de Rydberg escaparam da armadilha magneto-óptica. Os cientistas foram capazes de compreender os aspectos do comportamento do átomo de Rydberg examinando como a perda de átomos dependia da potência e do comprimento de onda da luz.

p A capacidade de usar a luz que viaja em uma nanofibra óptica para excitar e, em seguida, controlar os átomos de Rydberg pode ajudar a pavimentar o caminho para métodos de comunicação quântica, enquanto também anuncia um progresso incremental em direção à computação quântica, os cientistas disseram.

p "Compreender as interações entre a luz e os átomos de Rydberg é crucial, "disse o Dr. Jesse Everett, um bolsista de pós-doutorado no OIST e um co-autor do estudo. "Aproveitar esses átomos pode permitir o roteamento seguro de sinais de comunicação usando quantidades muito pequenas de luz."

p Seguindo em frente, os pesquisadores esperam estudar mais as propriedades dos átomos de Rydberg em conjunto com nanofibras ópticas. Em estudos futuros, eles pretendem olhar para os átomos de Rydberg que são ainda maiores em tamanho, para explorar as possibilidades e limites deste sistema.