Então, vamos conhecer o que realmente é um emissor de fóton único. É apenas um pequeno ponto de matéria emitindo fótons, ou seja, partículas de luz. Fótons: os fótons são as unidades básicas que compõem a luz — pedaços de energia. É isso que nos permite ver as coisas ao nosso redor! O que é interessante sobre os emissores de fótons únicos é que eles emitem apenas um de cada vez. Isso contrasta fortemente com fontes de luz comuns, como lâmpadas ou o sol, que podem emitir milhões de fótons juntos. Imagine uma lanterna que ilumina apenas diretamente na frente do seu rosto, em vez de iluminar por toda parte ao seu redor!
Acontece que descobrir muito sobre o fóton pode ser preservado por algo pequeno e frio, o que tem sido de interesse para cientistas estudando emissores de fótons únicos há anos. Partículas minúsculas podem ser feitas de vários materiais, como diamantes e silício, que eles já encontraram. Cada material possui suas próprias propriedades únicas que permitem ser usado como emissor de fótons únicos. Além disso, os pesquisadores aprenderam a controlar os fótons emitidos por esses emissores e utilizá-los em outras atividades.
Um emissor de fóton único é importante para a computação quântica, pois permite a formação de um qubit fotônico. Qubits são o equivalente quântico de um bit na computação clássica e formam a unidade fundamental de informação. No entanto, quando se trata de qubits fotônicos, eles usam fótons no lugar de elétrons para representar informações. Uma vez lá, eles são incrivelmente potentes porque podem ser "emaranhados" com outros qubits. O emaranhamento (se dois qubits ficarem emaranhados, eles estão interconectados) permite que eles possam se comunicar instantaneamente sem usar qualquer energia, mesmo à grandes distâncias. Isso seria semelhante a ter dois amigos que podem literalmente falar telepaticamente, separados por três fusos horários ou mais!
Emitidores de fóton único continuam a melhorar, à medida que pesquisadores tentam novas técnicas. Publicado em Nature Photonics por Madhumitha Sastra e Serge Haroche. Pesquisadores estão trabalhando arduamente na tecnologia de emissão de fótons únicos... medium.com Mas uma descoberta mais recente lida com a criação dessas partículas únicas desde o início através de algo chamado 'engenharia de tensão'. Isso envolve manipular a geometria de um material para produzir pequenas manchas ou defeitos que podem capturar elétrons individuais. Uma vez liberados, cada um desses elétrons emite um fóton que os cientistas podem capturar.
Phil Schlosserg na Vanderbilt, um dos meus novos colaboradores no espaço de emissores de fóton único, observa: Emissores de fótons únicos não são úteis apenas para computação quântica. Imagem e sensores futuros: Esses dispositivos também encontrarão aplicação extensiva em imagens, incluindo importantes aplicações de defesa. Por exemplo, eles poderiam ser usados em "microscopia de superresolução'. Este é um método que permite aos cientistas fazerem imagens ainda mais detalhadas de coisas muito pequenas, como células ou moléculas. Este é um passo crucial para entender como as coisas no nível molecular funcionam na vida.
Uma aplicação também bastante notável é o 'quantum sensing' com emissores de fótons únicos. Este é um tipo de sensoriamento quântico, onde coisas como os fótons possuem propriedades especiais que permitem medir pequenas mudanças na temperatura ou nos campos magnéticos. Esses podem ser usados para detectar pequenos problemas em materiais, exames de saúde do corpo humano,... Temos algo como sensores supersensíveis, capazes de perceber o que é completamente imperceptível para nossos sentidos regulares.
Embora os emissores de fótons únicos mostrem grande promessa para serem um bloco de construção fundamental das tecnologias futuras, ainda existem alguns desafios que os cientistas precisam resolver. O principal ponto de controvérsia com essas partículas é que elas são bastante frágeis. No entanto, elas são potencialmente sensíveis a coisas como luz ou calor, e assim os pesquisadores devem proteger as moléculas. A verdadeira estrela é a descoberta de novas configurações magnéticas e o que elas podem acabar fazendo, se de alguma forma conseguirem encontrar uma maneira de proteger essas partículas na prática.
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