(dr) Mukherjee et al, Nature
Mistura de fluidos quânticos. Quando fotões e fonões se juntam: eis o fonoritão.
É uma quasipartícula procurada há muito e que, agora, um estudo mostra como se chega lá.
A quasipartícula em causa é um fonoritão. E não é uma quasipartícula qualquer, como lembra o portal Inovação Tecnológica.
É composta por um quantum de luz (fotão), um quantum de som (fonão) e um éxcitão semicondutor – este último é uma quasipartícula formada por uma carga negativa emparelhada com uma carga positiva.
O fonoritão permite converter de forma coerente informações entre os domínios óptico e de micro-ondas, trazendo benefícios para os campos da fotónica, optomecânica e das comunicações de dados em sentido amplo – das actuais fibras ópticas às comunicações necessárias para criar uma internet quântica.
Uma equipa de físicos da Alemanha e da Argentina mostrou o modelo mais eficiente disponível.
Um fluido quântico formado por fotões (luz) foi misturado com outro líquido quântico formado por fonões (som, na frequência de GHz) – e essa interacção gerou o fonoritão.
Foi um modelo baseado em acoplamentos do dia-a-dia. Por exemplo, a transferência de energia entre dois pêndulos ligados por uma mola.
A energia oscila continuamente entre os dois pêndulos, que deixam de ser independentes – as suas frequências não são as que eram antes deste acoplamento.
O regime de acoplamento forte é fundamental para o controlo e para a troca entre estados quânticos.
São precisas frequências muito diferentes para ligar tecnologia electrónica e quântica. A conversão directa entre qubits de micro-ondas e fotões não se tem revelado eficaz.
Estes físicos seguiram outro rumo: mediar a conversão por uma terceira partícula, que se possa acoplar eficientemente, tanto aos qubits de micro-ondas, quanto aos fotões.
O fonoritão é uma quasipartícula formada pela união dos todos os elementos envolvidos e, assim, é um intermediário promissor para interligar as diferentes tecnologias.
A produção da nova quasipartícula está a ser feita através de um ressoador de microcavidade: os gases quânticos ficam presos nas microcavidades, também conhecidas como armadilhas.
Esse ressoador fica acoplado a um transdutor piezoelétrico. Fabricado no topo da microcavidade e ao redor da armadilha, o transdutor controla o dispositivo com microondas e injeta fonões de 7 GHz na armadilha.
A interação cria fonoritões de modo coerente e com alta fiabilidade.
Assim os físicos criam e apresentam os seus “fonoritões de microcavidades – uma interface óptica para micro-ondas coerente”.
