Esse diamante defeituoso pode ser o melhor amigo de um físico quântico

Elisabeth Rülke está trabalhando para melhorar a detecção quântica para sua pesquisa de tese sênior na Universidade de Princeton

Os compradores gostam de diamantes perfeitos, mas para os físicos quânticos, as falhas são a melhor parte.

A sênior Elisabeth Rülke passou o ano passado usando lasers e diamantes defeituosos – pequenas bolachas de diamante com falhas do tamanho de um único átomo – para desenvolver um sensor quântico.

A pastilha transparente no centro do equipamento é uma placa diamantada, fabricada com precisão para ter 2 mm de lado e 0,3 mm de espessura, com falhas de tamanho atômico nas quais Rülke e sua assessora Nathalie de Leon lançam lasers verdes e laranjas.

Ao contrário dos computadores quânticos, que ainda são mais teóricos do que práticos, os sensores quânticos já estão em uso. Rülke e sua consultora, a física quântica Nathalie de Leon, estão trabalhando em uma nova abordagem para a detecção quântica que depende do uso simultâneo de dois desses defeitos de átomo único.

"Por serem tão, tão pequenos, você pode começar a mapear e sentir as coisas em uma escala que nunca foi viável antes", disse Rülke, um concentrador de física que busca um certificado em matemática aplicada e computacional. "Seria revolucionário para a química, biologia e especialmente dispositivos médicos."

"Trabalhar com alunos muito brilhantes como Elisabeth é sempre um privilégio", disse de Leon, professor associado de engenharia elétrica e de computação que é professor associado do departamento de física. "Ela traz uma nova perspectiva e uma visão diferente das coisas, e isso trouxe um pouco mais de criatividade ao projeto do que eu acho que teria acontecido de outra forma. Tenho sorte de estar em Princeton e receber esses ótimos alunos batendo à minha porta. "

Rülke sabia antes de vir para Princeton que queria estudar física e astronomia, mas também sabia que queria tirar o máximo proveito das artes liberais. "Fiz cursos de história, filosofia, religião, empreendedorismo, cinema, arte e outros, e acredito que tenha sido a pedra angular da minha experiência em Princeton. A parte maravilhosa da educação em artes liberais de Princeton é que ela permite que você tenha aulas em uma gama de assuntos, o que significa que o que você escolhe para se especializar não é o único foco de sua educação, como é o caso da maioria das universidades britânicas e um forte motivo para eu querer estudar nos EUA", disse Rülke, que foi nascido e criado em Londres.

"Acho que há uma sobreposição no pensamento crítico e criativo usado nos cursos de física e matemática de nível superior e nas disciplinas de humanidades", acrescentou ela.

Quando Princeton fechou seu campus para aulas presenciais em março do primeiro ano de Rülke, ela foi para casa em Londres para aulas de Zoom. Naquele verão, quando as restrições de viagem diminuíram, ela e um colega de classe de Princeton se mudaram para um apartamento em Roma. "Fiz uma aula de história da arte naquele outono e foi incrível", disse Rülke. “Lembro que uma tarefa nos pediu para encontrar arte 'onde quer que você esteja'. A maioria dos meus colegas olhou para um bule de chá da casa deles e eu escolhi uma escultura de Bernini."

Depois de voltar ao campus, ela decidiu focar seu primeiro trabalho júnior em uma questão verdadeiramente enorme: a natureza da energia escura no universo.

"Ela não teve um curso de relatividade geral, não teve um curso de cosmologia e não se assustou nem um pouco", disse Paul Steinhardt, professor de ciência de Albert Einstein em Princeton e professor de física que foi seu conselheiro nesse papel. "Foi claramente um esforço para ela, mas ela estava cheia de energia e entusiasmo. Eu realmente gosto de ver uma aluna se alongando e aprendendo, e isso certamente caracterizou Elisabeth. Ela quebrou a perna naquele semestre, mas ainda assim ela sempre vinha às nossas reuniões semanais reuniões com entusiasmo e alegria e muitas ótimas questões de pesquisa."

Depois de trabalharem juntos naquele artigo, Steinhardt atuou como a segunda leitora no segundo artigo júnior de Rülke e, em seguida, reprisou esse papel em sua tese sênior. "Terei lido todas as teses dela quando terminarmos", disse ele.