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Pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) criaram grades de pequenos aglomerados de átomos conhecidos como pontos quânticos e estudaram o que acontece quando os elétrons mergulham nesses arquipélagos de ilhas atômicas. Medir o comportamento dos elétrons nessas configurações relativamente simples promete insights profundos sobre como os elétrons se comportam em materiais complexos do mundo real e pode ajudar os pesquisadores a projetar dispositivos que possibilitam poderosos computadores quânticos e outras tecnologias inovadoras.
Em trabalho publicado em Natureza Comunicações, os pesquisadores fizeram múltiplas grades de 3 por 3 de pontos quânticos precisamente espaçados, cada um compreendendo um a três átomos de fósforo. Anexados às grades havia condutores elétricos e outros componentes que permitiam que os elétrons fluíssem através deles. As grades forneciam campos de atuação nos quais os elétrons podiam se comportar em condições quase ideais, semelhantes às dos livros didáticos, livres dos efeitos confusos dos materiais do mundo real.
Os pesquisadores injetaram elétrons nas grades e observaram como eles se comportavam conforme variavam as condições, como o espaçamento entre os pontos. Para grades nas quais os pontos estavam próximos, os elétrons tendiam a se espalhar e agir como ondas, existindo essencialmente em vários lugares ao mesmo tempo. Quando os pontos estavam distantes, eles às vezes ficavam presos em pontos individuais, como elétrons em materiais com propriedades isolantes.
Versões avançadas da grade permitiriam aos pesquisadores estudar o comportamento dos elétrons em ambientes controláveis com um nível de detalhe que seria impossível para os computadores convencionais mais poderosos do mundo simular com precisão. Isso abriria a porta para “simuladores quânticos analógicos” completos que desvendam os segredos de materiais exóticos, como supercondutores de alta temperatura. Também poderia fornecer dicas sobre como criar materiais, como isoladores topológicos, controlando a geometria da matriz de pontos quânticos.
Em trabalho relacionado recém-publicado em ACS Nano, os mesmos pesquisadores do NIST melhoraram seu método de fabricação para que agora possam criar de forma confiável uma matriz de pontos idênticos e igualmente espaçados com exatamente um átomo cada, levando a ambientes ainda mais ideais necessários para um simulador quântico totalmente preciso. Os pesquisadores têm como objetivo fazer um simulador com uma grade maior de pontos quânticos: uma matriz 5×5 de pontos pode produzir um comportamento rico de elétrons que é impossível de simular até mesmo nos supercomputadores mais avançados.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST). Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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