segunda-feira, 16 de maio de 2011

Diamantes podem armazenar informação quântica


Cientistas desenvolveram uma nova forma de manipular átomos no interior dos cristais de um diamante, de forma que eles armazenam informações o suficiente para funcionar como memória quântica.

Os físicos utilizam os dados quânticos para enviar informações de forma segura, e, no futuro, esperam poder construir computadores quânticos capazes de resolver os problemas que estão fora do alcance da tecnologia atual.

A memória do diamante codifica a informação não como os 0s e 1s dos computadores convencionais, mas em estados que são 0 e 1 ao mesmo tempo.

Segundo os cientistas, os diamantes perfeitos para isso não vêm das lojas caras. Isso porque as impurezas são a chave para a tecnologia.

Um dos “defeitos” mais comuns nos diamantes é o nitrogênio, que transforma a pedra em amarela. Quando um átomo de nitrogênio se liga ao carbono, cria um elétron extra que se move dentro do “buraco” do cristal.

Vários anos atrás, os cientistas aprenderam como mudar o “spin”, ou giro, dos elétrons utilizando a energia de microondas e colocando-os para trabalhar como bits quânticos, ou qubits.

Em busca de uma forma mais estável de armazenar informação quântica, a nova pesquisa descobriu como ligar o spin de um elétron ao spin do núcleo de um nitrogênio.

Essa transferência, desencadeada por campos magnéticos, é rápida: dura cerca de 100 nanossegundos, comparável ao tempo que leva para armazenar informações em uma memória RAM. Segundo os cientistas, a técnica tem uma fidelidade de 85 a 95%.

Ao contrário de alguns sistemas quânticos em desenvolvimento, que exigem temperaturas próximas do zero absoluto, esta memória funciona na temperatura ambiente. Os spins no interior do diamante podem ser mudados e medidos por um raio de luz laser.

Isso poderia tornar o diamante um material atrativo para cientistas interessados em desenvolver sistemas nanofotônicos, projetados para armazenar informações em pacotes de luz.

Ao contrário de um diamante em si, a memória quântica do diamante não dura para sempre. Mas dura um tempo muito longo para os padrões quânticos. O spin nuclear continua a ser coerente por mais de um milésimo de segundo, com o potencial de melhorar para segundos. Se você tem uma vida de milissegundos, isso lhe permite fazer milhões de operações.

Além da estabilidade, o diamante pode também superar um outro obstáculo da computação quântica: pode ser expandido para tamanhos maiores. Cientistas desenvolveram uma técnica para criar padrões personalizados de átomos de nitrogênio dentro de um diamante, usando lasers para implantar milhares de átomos em uma rede.

A memória quântica de diamantes também poderia ser útil para a construção de grandes redes quânticas. Atualmente, a informação quântica é transmitida através da ligação de qubits. Isso está limitado a distâncias de quilômetros. Repetidores quânticos poderiam utilizar pequenas lascas de diamante para capturar, armazenar e retransmitir esta informação para ampliar seu alcance, permitindo que redes quânticas trabalhassem em distâncias muito mais longas. [ScienceNews]

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