Pesquisadores da Universidade Hebraica de Jerusalém e da Universidade Humboldt de Berlim desenvolveram uma maneira de capturar quase toda a luz emitida por pequenos defeitos em diamantes conhecidos como centros de cor. Ao colocar nanodiamantes em nanoantenas híbridas especialmente projetadas com precisão extrema, a equipe alcançou uma coleta recorde de fótons à temperatura ambiente – um passo necessário para tecnologias quânticas, como sensores quânticos e comunicações quânticas seguras. O artigo foi selecionado como Artigo em Destaque na APL Quantum.
Os diamantes sempre foram valorizados por seu brilho, mas pesquisadores da Universidade Hebraica de Jerusalém, em colaboração com colegas da Universidade Humboldt de Berlim, estão demonstrando que conseguem alcançar um “brilho” quase ideal, um requisito chave para o uso de diamantes também na tecnologia quântica. A equipe conseguiu uma coleta quase perfeita dos sinais de luz mais fracos, fótons únicos, de pequenos defeitos em diamantes, conhecidos como centros de vacância de nitrogênio (NV), que são vitais para o desenvolvimento de computadores quânticos, sensores e redes de comunicação de próxima geração.
Os centros NV são imperfeições microscópicas na estrutura do diamante que podem agir como “interruptores de luz” quânticos. Eles emitem partículas únicas de luz (fótons) que carregam informação quântica. O problema, até agora, era que grande parte dessa luz se perdia em todas as direções, tornando difícil a captura e o uso.
A equipe da Universidade Hebraica, juntamente com seus parceiros de pesquisa de Berlim, resolveu esse desafio inserindo nanodiamantes contendo centros NV em nanoantenas híbridas especialmente projetadas. Essas antenas, construídas a partir de camadas de materiais metálicos e dielétricos em um padrão de alvo preciso, orientam a luz em uma direção bem definida em vez de deixá-la dispersar. Usando posicionamento ultra-preciso, os pesquisadores colocaram os nanodiamantes exatamente no centro da antena – a poucos bilionésimos de metro de distância.
Destacados na APL Quantum, os resultados são significativos: o novo sistema pode coletar até 80% dos fótons emitidos à temperatura ambiente. Isso representa uma melhoria dramática em comparação com tentativas anteriores, em que apenas uma pequena fração da luz era utilizável.
O Prof. Rapaport explicou: “Nossa abordagem nos aproxima muito mais de dispositivos quânticos práticos. Ao tornar a coleta de fótons mais eficiente, estamos abrindo as portas para tecnologias como comunicação quântica segura e sensores ultra-sensíveis.”
O Dr. Lubotzky acrescentou: “O que nos empolga é que isso funciona em um design simples e baseado em chip e à temperatura ambiente. Isso significa que pode ser integrado em sistemas do mundo real muito mais facilmente do que antes.”
A pesquisa demonstra não apenas engenharia inteligente, mas também o potencial dos diamantes além da joalheria. Com as tecnologias quânticas avançando em direção a aplicações práticas, esse avanço pode ajudar a pavimentar o caminho para redes quânticas mais rápidas e confiáveis.
