Cientistas da SANKEN da Universidade de Osaka demonstraram a leitura de estados multielétrons com polarização de spin compostos por três ou quatro elétrons em um ponto quântico semicondutor. Ao fazer uso da filtragem de spin causada pelo efeito Hall quântico, os pesquisadores foram capazes de aprimorar métodos anteriores que só podiam resolver facilmente dois elétrons. Este trabalho pode levar a computadores quânticos baseados em estados multielétrons de alto spin.

Apesar do aumento quase inimaginável do poder dos computadores nos últimos 75 anos, até mesmo as máquinas mais rápidas disponíveis hoje funcionam com o mesmo princípio básico da coleção original de tubos de vácuo do tamanho de uma sala:a informação ainda é processada pelos elétrons através de circuitos baseados em sua carga elétrica. Contudo, os fabricantes de computadores estão atingindo rapidamente o limite de quanto eles podem facilmente obter apenas com carga, e novos métodos, como a computação quântica, ainda não estão prontos para ocupar o seu lugar. Uma abordagem promissora é utilizar o momento magnético intrínseco dos elétrons, chamado "spin, "mas controlar e medir esses valores tem se mostrado muito desafiador.

Agora, uma equipe de pesquisadores liderada pela Universidade de Osaka mostrou como ler o estado de spin de vários elétrons confinados a um minúsculo ponto quântico fabricado a partir de gálio e arsênico. Os pontos quânticos agem como átomos artificiais com propriedades que podem ser ajustadas por cientistas alterando seu tamanho ou composição. Contudo, as lacunas nos níveis de energia geralmente se tornam menores e mais difíceis de resolver à medida que o número de elétrons aprisionados aumenta.

Para superar isso, a equipe tirou vantagem de um fenômeno chamado efeito Hall quântico. Quando os elétrons estão confinados a duas dimensões e sujeitos a um forte campo magnético, seus estados tornam-se quantizados, portanto, seus níveis de energia só podem assumir certos valores específicos. "Os métodos anteriores de leitura de spin só podiam lidar com um ou dois elétrons, mas usando o efeito Hall quântico, fomos capazes de resolver até quatro elétrons polarizados de spin, "diz o primeiro autor Haruki Kiyama. Para evitar perturbações de flutuações térmicas, os experimentos foram realizados em temperaturas extremamente baixas, cerca de 80 milikelvin. "Esta técnica de leitura pode abrir caminho para dispositivos de processamento de informações quânticas baseados em spin mais rápidos e de maior capacidade com estados de spin multielétrons, ", diz o autor sênior Akira Oiwa.