p Pesquisadores da Basileia, Bochum, e Copenhagen ganhou novos insights sobre os estados de energia dos pontos quânticos. Eles são nanoestruturas semicondutoras e blocos de construção promissores para a comunicação quântica. Com seus experimentos, os cientistas confirmaram certas transições de energia em pontos quânticos que antes só haviam sido previstas teoricamente:o chamado processo Auger radiativo. Para suas investigações, os pesquisadores em Basel e Copenhagen usaram amostras especiais que a equipe da cadeira de Física do Estado Sólido Aplicada da Ruhr-Universität Bochum havia produzido. Os pesquisadores relatam seus resultados na revista. Nature Nanotechnology , publicado online em 15 de junho de 2020. p Travar operadoras de cobrança

p Para criar um ponto quântico, os pesquisadores de Bochum usam processos de auto-organização no crescimento do cristal. No processo, eles produzem bilhões de cristais de tamanho nanométrico, por exemplo, arseneto de índio. Nestes, eles podem prender portadores de carga, como um único elétron. Esta construção é interessante para comunicação quântica porque a informação pode ser codificada com a ajuda de spins de portadores de carga. Para esta codificação, é preciso ser capaz de manipular e ler o giro de fora. Durante a leitura, a informação quântica pode ser impressa na polarização de um fóton, por exemplo. Isso, então, carrega as informações mais adiante na velocidade da luz e pode ser usado para a transferência de informações quânticas.

p É por isso que os cientistas estão interessados, por exemplo, no que exatamente acontece no ponto quântico quando a energia é irradiada de fora para o átomo artificial.

p Transições de energia especiais demonstradas

p Os átomos consistem em um núcleo carregado positivamente que é rodeado por um ou mais elétrons carregados negativamente. Quando um elétron do átomo tem alta energia, pode reduzir sua energia por dois processos bem conhecidos:no primeiro processo, a energia é liberada na forma de um único quantum de luz (um fóton) e os outros elétrons não são afetados. Uma segunda possibilidade é um processo Auger, onde o elétron de alta energia dá toda a sua energia a outros elétrons do átomo. Este efeito foi descoberto em 1922 por Lise Meitner e Pierre Victor Auger.

p Cerca de uma década depois, uma terceira possibilidade foi teoricamente descrita pelo físico Felix Bloch:no chamado processo Auger radiativo, o elétron excitado reduz sua energia transferindo-o para ambos, um quantum de luz e outro elétron no átomo. Um ponto quântico semicondutor se assemelha a um átomo em muitos aspectos. Contudo, para pontos quânticos, o processo de Auger radiativo só havia sido previsto teoricamente até agora. Agora, a observação experimental foi realizada por pesquisadores de Basel. Junto com seus colegas de Bochum e Copenhagen, os pesquisadores baseados em Basel Dr. Matthias Löbl e Professor Richard Warburton observaram o processo Auger radiativo no limite de apenas um único fóton e um elétron Auger. Pela primeira vez, os pesquisadores demonstraram a conexão entre o processo Auger radiativo e a óptica quântica. Eles mostram que as medições de óptica quântica com a emissão de Auger radiativa podem ser usadas como uma ferramenta para investigar a dinâmica de um único elétron.

p Aplicações de pontos quânticos

p Usando o efeito Auger radiativo, os cientistas também podem determinar com precisão a estrutura dos níveis de energia da mecânica quântica disponíveis para um único elétron no ponto quântico. Até agora, isso só foi possível indiretamente por meio de cálculos em combinação com métodos ópticos. Agora, uma prova direta foi alcançada. Isso ajuda a entender melhor o sistema mecânico quântico.

p Para encontrar pontos quânticos ideais para diferentes aplicações, questões como as seguintes devem ser respondidas:quanto tempo um elétron permanece no estado energeticamente excitado? Que níveis de energia formam um ponto quântico? E como isso pode ser influenciado por meio de processos de fabricação?

p Diferentes pontos quânticos em ambientes estáveis

p O grupo observou o efeito não apenas em pontos quânticos em semicondutores de arseneto de índio. A equipe Bochum do Dr. Julian Ritzmann, O Dr. Arne Ludwig e o professor Andreas Wieck também conseguiram produzir um ponto quântico a partir do arsenieto de gálio semicondutor. Em ambos os sistemas de materiais, a equipe de Bochum alcançou um ambiente muito estável do ponto quântico, que tem sido decisivo para o processo de Auger radiativo. Por muitos anos agora, o grupo da Ruhr-Universität Bochum tem trabalhado nas condições ideais para pontos quânticos estáveis.