Tecnologia Científica

Sistemas em nanoescala para gerar várias formas de luz
A possibilidade de usar um sistema em nanoescala para criar formas exóticas de luz pode abrir caminho para dispositivos quânticos de próxima geração. Também pode constituir uma nova plataforma para explorar novos fenômenos quânticos.
Por Louisiana State University - 28/08/2021


Espalhamento de multipartículas em sistemas plasmônicos. Crédito: LSU

Por décadas, os estudiosos acreditaram que as propriedades estatísticas quânticas dos bósons são preservadas nos sistemas plasmônicos e, portanto, não criarão formas diferentes de luz.

Este campo de pesquisa em rápido crescimento se concentra nas propriedades quânticas da luz e sua interação com a matéria em nível nanoescala. Estimulado por trabalhos experimentais na possibilidade de preservar correlações não clássicas em interações luz-matéria mediadas por espalhamento de fótons e plasmons, assumiu-se que dinâmicas semelhantes fundamentam a conservação das flutuações quânticas que definem a natureza das fontes de luz. A possibilidade de usar um sistema em nanoescala para criar formas exóticas de luz pode abrir caminho para dispositivos quânticos de próxima geração. Também pode constituir uma nova plataforma para explorar novos fenômenos quânticos.

Em novas descobertas publicadas na Nature Communications , pesquisadores da Louisiana State University e quatro universidades colaboradoras introduziram uma descoberta que muda um paradigma na plasmônica quântica ao demonstrar o potencial das nanoestruturas metálicas para produzir diferentes formas de luz.

Seu artigo, "Observação da modificação das estatísticas quânticas de sistemas plasmônicos", escrito por colaboradores da Universidade do Alabama em Huntsville, Tecnologico de Monterrey, Universidad Nacional Autónoma de México e Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Iztapalapa, demonstra que as estatísticas quânticas de multipartículas os sistemas nem sempre são preservados em plataformas plasmônicas. Ele também descreve a primeira observação da estatística quântica modificada.

Os autores principais, o pesquisador de pós-doutorado da LSU Chenglong You e o estudante de pós-graduação da LSU Mingyuan Hong, mostram que os campos ópticos próximos fornecem caminhos de dispersão adicionais que podem induzir interações multipartículas complexas.

"Nossas descobertas revelam a possibilidade de usar o espalhamento de multipartículas para realizar um controle requintado de sistemas plasmônicos quânticos", disse você. "Este resultado redireciona um antigo paradigma no campo da plasmônica quântica, onde a física fundamental revelada em nossa descoberta fornecerá uma melhor compreensão das propriedades quânticas dos sistemas plasmônicos e revelará novos caminhos para realizar o controle de sistemas multipartículas quânticos."

A pesquisa realizada pelo Grupo Experimental de Fotônica Quântica da LSU que resultou nessas novas descobertas foi conduzida no Laboratório de Fotônica Quântica do professor assistente Omar Magaña-Loaiza.

"Projetamos nanoestruturas metálicas, fabricadas em ouro, para produzir diferentes tipos de luz", disse Hong. "Nossa plataforma em nanoescala explora campos próximos plasmônicos dissipativos para induzir e controlar interações complexas em sistemas de fótons de muitos corpos. Essa capacidade nos permite controlar à vontade as flutuações quânticas de sistemas multifotônicos."

A possibilidade de projetar luz com diferentes propriedades da mecânica quântica tem enormes implicações para várias tecnologias quânticas.

"Por exemplo, nossa plataforma permite a redução das flutuações quânticas de sistemas multifotônicos para aumentar a sensibilidade dos protocolos de detecção quântica", disse Magaña-Loaiza. "Em nosso laboratório, exploraremos esse grau requintado de controle para desenvolver simulações quânticas de transporte de luz . Isso permitirá o projeto final de células solares melhores e mais eficientes."

 

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