Nuevo método de control en puntos cuánticos

Un “hueco de electrón” es la ausencia de un electrón. Aunque resulte extraño, esa situación de ausencia puede tener efectos propios de la presencia de una partícula, por lo que a efectos prácticos el hueco de electrón es una partícula virtual. Los excitones (pares enlazados de electrón y hueco de electrón) son cuasipartículas que pueden surgir en los sólidos.

Mientras que los denominados excitones “brillantes” emiten luz y, por lo tanto, son accesibles, los excitones oscuros son ópticamente inactivos. Debido a ello, los excitones oscuros tienen una vida útil significativamente más larga, lo que los hace ideales para almacenar y controlar estados cuánticos y utilizarlos en métodos avanzados para generar entrelazamiento cuántico.

Un equipo integrado, entre otros, por Florian Kappe y Gregor Weihs, del Instituto de Física Experimental adscrito a la Universidad de Innsbruck en Austria, ha demostrado ahora un método versátil que puede utilizarse para controlar los excitones oscuros en puntos cuánticos semiconductores.

Utilizando pulsos láser y un campo magnético, el equipo ha conseguido manipular el estado de espín de estos excitones de forma controlada y transformar los excitones brillantes en oscuros.

El nuevo método también puede invertir este proceso y convertir los excitones oscuros de nuevo en brillantes. De esta manera, el estado puede mantenerse en la oscuridad durante un período prolongado y reactivarse más tarde.

En el experimento realizado en la Universidad de Innsbruck, los investigadores pudieron demostrar cómo un excitón se almacenaba en un estado oscuro y adquiría de nuevo un estado brillante mediante un pulso láser adicional.

Los puntos cuánticos sobre un material semiconductor (centro de la imagen) pueden controlarse con alta precisión. (Imagen: Universität Innsbruck)

Esto abre nuevas y fascinantes oportunidades para el control de las memorias cuánticas y la generación de pares de fotones entrelazados en puntos cuánticos.

Kappe, Weihs y sus colegas exponen los detalles técnicos de su nuevo método de control en puntos cuánticos en la revista académica Science Advances, bajo el título “Keeping the photon in the dark: Enabling quantum dot dark state control by chirped pulses and magnetic fields”. (Fuente: NCYT de Amazings)