Pesquisadores da Universidade de Nebraska-Lincoln e da Universidade da Califórnia, em Berkeley, desenvolveram um novo dispositivo fotônico que pode aproximar os cientistas do "santo graal" de encontrar o mínimo global de formulações matemáticas à temperatura ambiente. Encontrar esse valor matemático ilusório seria um grande avanço na abertura de novas opções para simulações envolvendo materiais quânticos.
Muitas questões científicas dependem muito da capacidade de encontrar esse valor matemático, disse Wei Bao, professor assistente de engenharia elétrica e de computação em Nebraska. A busca pode ser desafiadora mesmo para computadores modernos, especialmente quando as dimensões dos parâmetros – comumente usados ​​na física quântica – são extremamente grandes.

Até agora, os pesquisadores só podiam fazer isso com dispositivos de otimização de polariton em temperaturas extremamente baixas, perto de menos 270 graus Celsius. Bao disse que a equipe Nebraska-UC Berkeley "encontrou uma maneira de combinar as vantagens da luz e da matéria à temperatura ambiente adequada para este grande desafio de otimização".

Os dispositivos usam quase partículas quânticas de meia luz e meia matéria conhecidas como exciton-polaritons, que surgiram recentemente como uma plataforma de simulação fotônica analógica de estado sólido para física quântica, como condensação de Bose-Einstein e modelos complexos de spin XY.

"Nosso avanço é possibilitado pela adoção de perovskita de haleto cultivado em solução, um material famoso para comunidades de células solares, e o cultivo sob nanoconfinamento", disse Bao. "Isso produzirá cristais grandes monocristalinos suaves excepcionais com grande homogeneidade óptica, nunca relatados anteriormente à temperatura ambiente para um sistema de polariton".

Bao é o autor correspondente de um artigo que relata esta pesquisa, publicado em Nature Materials .

"Isso é emocionante", disse Xiang Zhang, colaborador de Bao, agora presidente da Universidade de Hong Kong, mas que completou esta pesquisa como membro do corpo docente de engenharia mecânica na UC Berkeley. "Mostramos que a rede de spin XY com um grande número de condensados ​​acoplados de forma coerente que pode ser construída como uma rede com tamanho de até 10×10."

Suas propriedades do material também podem permitir estudos futuros em temperatura ambiente, em vez de temperaturas ultrafrias. Bao disse:"Estamos apenas começando a explorar o potencial de um sistema de temperatura ambiente para resolver problemas complexos. Nosso trabalho é um passo concreto em direção à plataforma de simulação quântica de estado sólido de temperatura ambiente há muito procurada.

"O método de síntese de solução que relatamos com excelente controle de espessura para perovskita de haletos ultra-homogêneos pode permitir muitos estudos interessantes à temperatura ambiente, sem a necessidade de equipamentos e materiais complicados e caros", acrescentou Bao. Ele também abre a porta para simular grandes abordagens de cálculo e muitas outras aplicações de dispositivos, anteriormente inacessíveis à temperatura ambiente.

Esse processo é essencial na era altamente competitiva das tecnologias quânticas, que devem transformar os campos de processamento de informações, sensoriamento, comunicação, imagem e muito mais.

Nebraska priorizou a ciência e a engenharia quântica como um de seus grandes desafios. Foi nomeado uma prioridade de pesquisa por causa da experiência da universidade nesta área e do impacto que a pesquisa pode causar no campo excitante e promissor. + Explorar mais

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