Cientistas da Universidade Nacional de Singapura (NUS) demonstraram que dopantes substitucionais em escala atômica inseridos em materiais bidimensionais podem funcionar como sistemas quânticos estáveis na faixa de terahertz (THz). O avanço, divulgado em 21 de janeiro de 2026, aponta caminhos para a construção de qubits de spin operando em temperaturas mais altas e emissores de fótons únicos em THz.
Imperfeições em materiais 2D, conhecidas como defeitos, podem abrigar estados quânticos. Alguns desses defeitos apresentam um estado triplete de spin, característica essencial para qubits de spin — blocos básicos de computadores quânticos. Em sistemas já estudados, a separação de energia entre os estados de spin, chamada de zero-field splitting (ZFS), costuma situar-se na faixa de micro-ondas (gigahertz). Nesse regime, qubits tendem a perder coerência em temperatura ambiente.
Frequências de THz, posicionadas entre micro-ondas e infravermelho, tornaram-se acessíveis graças a avanços impulsionados por pesquisas em comunicações 6G. Defeitos com ZFS maior, portanto, podem originar qubits mais robustos e capazes de operar com alta confiabilidade em condições menos criogênicas.
A equipe liderada pela professora associada Su Ying Quek, do Departamento de Física da NUS, realizou simulações first-principles em alto desempenho para 50 sistemas baseados em monocamadas de dissulfeto de molibdênio (MoS2) e disseleniato de tungstênio (WSe2) dopadas com metais de transição. Os pesquisadores identificaram vários defeitos estáveis com estado triplete de spin e ZFS na faixa de THz, atribuídos ao forte acoplamento entre spin e orbitais atômicos.
Os resultados estão descritos na revista ACS Nano sob o título “Quantum Defects in 2D Transition Metal Dichalcogenides for Terahertz Technologies”.
Imagem: Internet
“Esses achados fornecem exemplos claros de sistemas de defeitos em estado sólido que podem hospedar qubits de spin eficientes em temperaturas mais altas na faixa de THz”, afirmou o doutorando Jingda Zhang, integrante do estudo. Segundo Quek, o trabalho “faz a ponte entre a física de defeitos quânticos e a fotônica em THz”, sugerindo que a exploração desse espectro pode destravar novas tecnologias quânticas.
Com informações de Nanowerk
