Um transistor quântico de apenas um átomo.
A equipe aproveitou um fenômeno físico, batizado como transparência induzida por eletromagnetismo EIT (Electromagnetically Induced Transparency).
Até aqui, as técnicas associadas à EIT permitiam a modulação da transparência de uma população importante de átomos, graças a uma onda eletromagnética. A equipe do Prof. Gerhard Rempe, diretor do Instituto Max Planck de Óptica Quântica e diretor da Divisão de Dinâmica Quântica, melhorou as performances conseguindo, então, modular a transparência de um único átomo encerrado em um microrressonador. Esta descoberta, da área da física quântica, permitirá avanços significativos no tratamento da informação e o desenvolvimento de computadores quânticos do futuro.
Para realizar as experiências, os cientistas utilizam uma cavidade óptica transparente e um feixe laser fraco. Acrescentam a seguir um único átomo de rubídio, que produz um acoplamento com a cavidade e reflete a luz do primeiro laser, a qual, portanto, não passa mais. Entretanto, se o átomo é submetido a um segundo feixe laser incidente segundo uma direção perpendicular ao eixo óptico da cavidade, a transparência é restabelecida.
Transistor quântico com apenas um átomo.
a) a presença de um átomo resulta na reflexão da luz (transistor "desligado"); b) pela ação do laser de controle, o átomo se torna transparente e a transmissão total é obtida (transistor "ligado").
Créditos: Max Planck Institute.
Tudo se passa como se a luz controlasse a luz. Os pesquisadores testaram igualmente as predições teóricas relativas ao acréscimo de átomos suplementares na cavidade. Os resultados obtidos estão em perfeito acordo com as predições da eletrodinâmica quântica.
Nota da Scientific Editor: o artigo que deu origem a esta notícia, intitulado: "Electromagnetically induced transparency with single atoms in a cavity", de autoria de C. Hahn, K. Murr, S. Ritter, C. J. Villas-Boas e G. Rempe foi publicado, on-line, na revista Nature, volume 465, págs. 755-758, 2010, DOI: 10.1038/nature09093.