(Phys.org) - Os pesquisadores estão avançando em direção à criação de novas tecnologias ópticas usando "metamateriais nanoestruturados" capazes de transmissão ultra-eficiente de luz, com aplicações potenciais, incluindo células solares avançadas e computação quântica.

O metamaterial - camadas de óxido de prata e titânio e componentes minúsculos chamados pontos quânticos - muda drasticamente as propriedades da luz. A luz se torna "hiperbólica, "que aumenta a saída de luz dos pontos quânticos.

Esses materiais podem encontrar aplicações em células solares, diodos emissores de luz e processamento de informações quânticas muito mais poderosos do que os computadores de hoje.

"Alterar a topologia da superfície usando metamateriais fornece uma rota fundamentalmente nova para manipular a luz, "disse Evgenii Narimanov, um professor associado de engenharia elétrica e da computação da Purdue University.

Os resultados foram detalhados em um artigo de pesquisa publicado em 13 de abril na revista. Ciência .

Esses metamateriais poderiam tornar possível o uso de fótons únicos - as minúsculas partículas que compõem a luz - para comutação e roteamento em computadores futuros. Embora o uso de fótons acelere dramaticamente os computadores e as telecomunicações, dispositivos fotônicos convencionais não podem ser miniaturizados porque o comprimento de onda da luz é muito grande para caber em componentes minúsculos necessários para circuitos integrados.

"Por exemplo, o comprimento de onda usado para telecomunicações é 1,55 mícrons, que é cerca de 1, 000 vezes grande para a microeletrônica de hoje, "Narimanov disse.

Metamateriais nanoestruturados, Contudo, poderia tornar possível reduzir o tamanho dos fótons e o comprimento de onda da luz, permitindo a criação de novos tipos de dispositivos nanofotônicos, ele disse.

O trabalho foi uma colaboração de pesquisadores do Queens e City Colleges da City University of New York (CUNY), Universidade de Purdue, e Universidade de Alberta. O estudo experimental foi liderado pela equipe CUNY, enquanto o trabalho teórico foi realizado em Purdue e Alberta.

O artigo da Science é de autoria dos pesquisadores da CUNY Harish N.S. Krishnamoorthy, Vinod M. Menon e Ilona Kretzschmar; Zubin Jacob, pesquisador da Universidade de Alberta; e Narimanov. Zubin é um ex-aluno de doutorado de Purdue que trabalhou com Narimanov.

A abordagem pode ajudar os pesquisadores a desenvolver "sistemas de informação quântica" muito mais poderosos do que os computadores atuais. Esses computadores quânticos tirariam proveito de um fenômeno descrito pela teoria quântica chamado "emaranhamento". Em vez de apenas os estados de um e zero, há muitos "estados quânticos emaranhados" possíveis entre eles.