Pesquisadores conseguem emitir fótons individuais por meio de pontos quânticos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/03/2004

Da mesma forma que toda a eletrônica atual baseia-se na movimentação dos elétrons, campos de pesquisa emergentes que se baseiam na utilização da luz almejam conseguir manipular fótons individualmente. Os fótons são as unidades básicas da luz, os menores pulsos de luz que se pode gerar. Um fóton seria algo como a menor "partícula" de luz, se a luz fosse algo material.

Agora, a equipe do engenheiro eletricista Richard Mirin, do laboratório norte-americano NIST ("National Institute of Standards and Technology") demonstrou a produção de fótons individuais em temperaturas muito superiores às que haviam sido alcançadas até agora. Os fótons são mais facilmente manipuláveis em temperaturas ultra-baixas, próximas ao zero absoluto.

O avanço é um passo importante rumo à computação quântica e a novos patamares de criptografia. Estas aplicações, hoje ainda apenas vislumbradas pelos cientistas, utilizarão feixes de fótons controlados individualmente, cada um em um estado quântico. Os estados quânticos diferentes serão a forma de codificação das mensagens dentro do feixe de luz. Não se pode nem mesmo tentar ler uma mensagem criptografada desta forma sem se alterar o feixe de luz; assim, mesmo uma tentativa de invasão sem sucesso poderá ser detectada (veja a reportagem Feixes de luz serão utilizados para transmitir dados sigilosos ).

A fonte de fótons utilizada pelos pesquisadores foram pontos quânticos medindo entre 10 e 20 nanômetros de diâmetro. Pontos quânticos têm propriedades eletrônicas especiais que, quando excitados, emitem luz de um comprimento de onda específico que depende do tamanho do ponto. Um laser infravermelho ajustado para um determinado comprimento de onda e uma intensidade específica foi utilizado para excitar o ponto quântico.

O resultado foi a geração de fótons um por um em 91% do tempo a uma temperatura próxima ao zero absoluto. Mas a eficácia do experimento ainda atingiu 53% quando a temperatura foi elevada para -153o C. Esta já é uma temperatura economicamente viável para o prosseguimento de experiências de natureza prática.

Os pontos quânticos utilizados foram feitos de arseneto de índio-gálio, um composto de fabricação fácil e que pode ser integrado com micro-cavidades, as quais ampliam a eficiência da captura dos fótons.