O físico quântico Petr Steindl é bom no uso de fótons únicos para criar estruturas de luz complexas, explorando as possibilidades da óptica quântica e suas aplicações em tecnologia. Quando adolescente, ele queria estudar poesia tcheca, mas acabou decidindo estudar física quântica. Recentemente, defendeu sua tese sobre óptica quântica e sistemas de pontos quânticos, obtendo seu doutorado. "Olhando para trás, estou feliz por ter mudado de campo."
“Simplificando, um ponto quântico é uma ilha de material semicondutor”, explica Steindl sobre o tema de seu artigo. "Como tem apenas alguns nanômetros de tamanho, ele pode sentir efeitos quânticos, assim como um átomo. Os pesquisadores colocaram o ponto quântico em uma microcavidade óptica para manipulá-lo de forma mais eficiente. Podemos pensar na cavidade como dois espelhos opostos. A luz do laser salta para frente e para trás entre eles. Os pontos quânticos não gostam de interagir com a luz, mas a cavidade óptica torna mais provável que ele interaja com a luz porque a luz do laser passa através do ponto quântico várias vezes. "
Steindl explica que este dispositivo inteligente pode ser usado para criar fótons únicos. "O laser ressonante excita os elétrons no ponto quântico do estado fundamental para um estado de energia mais alto. Quando o elétron retorna ao estado fundamental, o ponto quântico emite um único fóton. A microcavidade direciona convenientemente esse fóton para o resto do nosso dispositivo. O desafio, entretanto, é como separar esse fóton do laser. Ele tem o mesmo comprimento de onda do laser, mas tem uma polarização ligeiramente diferente. Você pode usar essa propriedade para separar o fóton. Eu explorei e refinei essa técnica durante meu doutorado."
A obtenção de fótons únicos é apenas o primeiro passo da pesquisa. “Quando você tem fótons únicos (partículas de luz) de alta qualidade, é um pouco como tijolos”, disse ele sobre seu trabalho. "Com tijolos, você pode começar a construir uma casa. Meu objetivo é combinar fótons individuais para construir estruturas de luz complexas. Por exemplo, criamos uma cadeia de múltiplos fótons emaranhados. Emaranhados significa que eles estão tão intimamente conectados que você não pode mais descrever um fóton independentemente de outro. Queremos entender melhor esses novos estados de luz."
física de fóton único
A física do fóton único é um campo relativamente novo. Na década de 1970, os físicos isolaram com sucesso um fóton pela primeira vez. No entanto, a eficiência e a estabilidade destas fontes de fóton único ainda não são altas. Os desenvolvimentos tecnológicos, como o uso de pontos quânticos em microcavidades ópticas, tornaram mais fácil o controle da geração de fótons únicos. Outro benefício das microcavidades é que os fótons são emitidos em maior velocidade, garantindo que mantenham melhor seu estado. Isto produz fótons únicos de alta qualidade, ideais para as estruturas estudadas por Steindl.
A visão de Steindl é eventualmente usar essas novas estruturas de luz para comunicações quânticas: “Sabemos que fótons únicos são muito úteis em termos de segurança e autenticação. estudo, não há necessidade disso. Acho completamente incrível que possamos entender a física em um nível tão profundo, mas o potencial para aplicações quânticas é quase um grande passo para mim, mas é o suficiente para me manter animado por alguns anos."