Aurul care face fizica cuantică la temperatura camerei. Cipul care poate schimba internetul și energia solară

Cercetătorii au creat un material cuantic care funcționează la temperatura camerei. Acesta este realizat dintr-o peliculă subțire de aur depusă pe un cip din sticlă. Descoperirea poate elimina una dintre marile bariere ale tehnologiilor cuantice. Cele mai multe sisteme actuale au nevoie de temperaturi extrem de scăzute, potrivit ScienceAlert.

Materialul a fost dezvoltat de o echipă de la Louisiana State University. Studiul a fost publicat în revista Nature. Nu este primul material din lume care prezintă efecte cuantice la temperatura camerei. Este însă primul cip optic de acest tip care poate selecta și transporta anumite stări cuantice ale luminii fără răcire criogenică.

Un cristal artificial construit din aur și sticlă

Cercetătorii au depus o peliculă foarte subțire de aur pe o suprafață din sticlă. Ulterior, au folosit fascicule concentrate de ioni pentru a realiza sute de fante microscopice în metal. Fiecare fantă funcționează ca un atom artificial.

Dimensiunea, forma și distanța dintre aceste fante pot fi modificate. Astfel, cercetătorii controlează modul în care lumina se deplasează prin material. Structura rezultată este mai subțire decât un fir de păr și nu are un echivalent direct în natură. (Phys.org)

Vezi și:

Ce salarii ar putea avea președintele, premierul și parlamentarii până în 2031. Proiectul care schimbă grila de salarizare

Noul material este numit metacristal plasmonic. Termenul „plasmonic” vine de la plasmoni. Aceștia sunt oscilații colective ale electronilor care apar atunci când lumina interacționează cu suprafața aurului. „Metacristal” înseamnă că structura sa a fost proiectată artificial.

Cercetătorii au mutat astfel atenția de la atomi și electroni către fotoni. Particulele de lumină sunt mai puțin afectate de agitația termică decât multe sisteme cuantice bazate pe materie. Această abordare permite funcționarea cipului într-o cameră obișnuită, fără frigidere uriașe.

Cipul filtrează lumina după regulile mecanicii cuantice

Fantele microscopice acționează ca un filtru pentru stările cuantice ale luminii. Ele permit trecerea anumitor grupuri de fotoni. În același timp, blochează sau modifică alte configurații. Totul depinde de distribuția „meta-atomilor” gravați în aur.

Vezi și:

Franța pune lacăt pe produsele nesigure în era cuantică. Din 2027, criptarea rezistentă la computerele viitorului devine obligatorie

România intră în era calculului cuantic. La Iași va fi instalat unul dintre cele mai avansate sisteme IBM din Europa

Materialul poate recunoaște statisticile cuantice ale fotonilor. Apoi poate transporta stările selectate dintr-o zonă în alta. Procesul este descris drept transport robust. Informația cuantică poate fi mutată cu mai puține perturbări.

Această proprietate este importantă pentru calculul fotonic. Un cip care folosește lumina în locul electricității poate procesa informația rapid. În plus, poate genera mai puțină căldură decât un procesor convențional.

Totuși, invenția nu este un computer cuantic complet. Este o demonstrație de laborator. Cercetătorii au arătat că principiul funcționează. Următoarea provocare este integrarea sa în dispozitive mai mari și mai complexe.

Internetul cuantic și panourile solare pot beneficia de descoperire

Una dintre aplicațiile posibile este transmiterea informației cuantice. Stările fotonilor sunt fragile. Ele pot fi distruse de căldură, vibrații și imperfecțiuni. Un material care le transportă stabil la temperatura camerei ar putea simplifica viitoarele rețele de comunicații.

Descoperirea poate completa progresele făcute pentru internetul cuantic prin fibră optică. Echipamentele cuantice actuale sunt mari și costisitoare. Eliminarea răcirii criogenice poate reduce dimensiunea și consumul de energie.

O altă utilizare este energia solară. Cercetătorii vor să afle dacă metacristalul poate controla mai eficient lumina care ajunge la o celulă fotovoltaică. O parte importantă din energia solară este pierdută sub formă de căldură. Ghidarea fotonilor ar putea reduce această pierdere.

Tehnologia ar putea fi combinată în viitor cu un material fotovoltaic foarte subțire. Panourile ar putea capta mai bine lumina fără să devină mai mari sau mai grele.

Cercetătorii pot crea și alte versiuni ale metacristalului. Ei trebuie doar să schimbe forma și poziția fantelor. Fiecare structură poate fi proiectată pentru o anumită sarcină. Descoperirea oferă astfel o platformă, nu un singur produs.

Drumul către aplicații comerciale rămâne lung. Totuși, demonstrația elimină un obstacol important. Fizica cuantică nu mai trebuie să rămână obligatoriu blocată în laboratoare înghețate. Unele dintre cele mai neobișnuite efecte ale sale pot fi controlate pe un simplu cip din aur și sticlă.