Com
informações da BBC - 27/05/2020
Esta ilustração mostra a aceleração das
supercorrentes por ondas de luz, o que dá acesso a uma nova classe de fenômenos
quânticos, que poderão ser explorados em computação
quântica, detecção e comunicação. Imagem: Jigang
Wang/Iowa State University]
Um
tipo de luz "que não deveria existir" - segundo as leis conhecidas
das física - pode abrir as portas para um mundo ainda desconhecido.
Físicos da Universidade Estadual de Iowa, nos Estados
Unidos, descobriram uma forma de acessar propriedades únicas da física quântica
ao usar ondas de luz de alta frequência para acelerar a corrente trafegando por supercondutores,
materiais que podem conduzir corrente elétrica sem resistência ou perda de
energia.
Chirag Vaswani
e seus colegas afirmam ter feito os primeiros experimentos para usar pulsos de
luz em frequências de terahertz (trilhões de pulsos por segundo) para acelerar
elétrons emparelhados, conhecidos como pares de Cooper, que se acredita serem
os responsáveis pela supercondutividade.
Após rastrear a luz
emitida pelos pares de elétrons acelerados, a equipe encontrou "emissões
de luz do segundo harmônico", uma luz com o dobro da frequência de entrada
usada para acelerar os elétrons.
“Essas emissões do segundo harmônico deveriam ser proibidas [pelas
leis da física tradicional] em supercondutores. Isso vai contra o saber
convencional,” disse o professor Jigang Wang.
A equipe afirma que
essa "luz proibida" é "uma descoberta fundamental para a matéria
quântica".
“A luz proibida nos dá acesso a uma classe exótica de fenômenos
quânticos - que envolve a energia e as partículas na escala dos átomos -
chamadas de precessões proibidas de pseudo-rotação de Anderson,”
disse Ilias
Perakis, membro da equipe.
A
equipe usou uma ferramenta chamada espectroscopia quântica de terahertz, que
permite visualizar e direcionar o fluxo de elétrons.
O processo emprega
pulsos de luz laser a uma taxa de trilhões de pulsos por segundo, energia
suficiente para acelerar supercorrentes e, com isso, tentar acessar novos
estados quânticos da matéria. Foi justamente aí que veio a surpresa, na forma
de harmônicos que não deveriam existir.
“Assim como os transistores gigahertz de hoje e os roteadores sem
fio 5G substituíram as válvulas termiônicas há mais de meio século, os
cientistas estão buscando um salto adiante nos princípios de projeto e em novos
componentes, a fim de alcançar recursos quânticos de computação e comunicação,”
disse Perakis. “Encontrar
maneiras de controlar, acessar e manipular as características especiais do
mundo quântico e conectá-las a problemas do mundo real é um grande impulso
científico nos dias de hoje. A Fundação Nacional de Ciências incluiu estudos
quânticos em suas '10 Grandes Ideias' para futuras pesquisas e desenvolvimentos
críticos.”
Bibliografia:
Artigo: Terahertz Second-Harmonic Generation from Lightwave Acceleration of Symmetry-Breaking Nonlinear Supercurrents
Autores: Chirag Vaswani, Martin Mootz, Christopher Sundahl, Dinusha Herath Mudiyanselage, Jong-Hoon Kang, Xu Yang, Di Cheng, Chuankun Huang, Richard H. Kim, Zhaoyu Liu, Liang Luo, Ilias E. Perakis, Chang-beom Eom, Jigang Wang
Revista: Physical Review Letters
Vol.: 124, 207003
DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.207003
Artigo: Terahertz Second-Harmonic Generation from Lightwave Acceleration of Symmetry-Breaking Nonlinear Supercurrents
Autores: Chirag Vaswani, Martin Mootz, Christopher Sundahl, Dinusha Herath Mudiyanselage, Jong-Hoon Kang, Xu Yang, Di Cheng, Chuankun Huang, Richard H. Kim, Zhaoyu Liu, Liang Luo, Ilias E. Perakis, Chang-beom Eom, Jigang Wang
Revista: Physical Review Letters
Vol.: 124, 207003
DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.207003
