Físicos criam novo material magnético para desencadear a computação quântica: WebCuriosos
O comportamento quântico é algo estranho e frágil que paira no limite da realidade, entre um mundo de possibilidades e um Universo de absolutos. Nessa névoa matemática reside o potencial da computação quântica; a promessa de dispositivos que poderiam resolver rapidamente algoritmos que levariam muito tempo para serem processados pelos computadores clássicos.
Por enquanto, os computadores quânticos estão confinados em salas frias próximas do zero absoluto (-273 graus Celsius), onde as partículas são menos probabilidade de cair de seus estados quânticos críticos.
Rompendo isso barreira de temperatura desenvolver materiais que ainda exibem propriedades quânticas à temperatura ambiente tem há muito tempo é o objetivo da computação quântica. Embora as baixas temperaturas ajudem a evitar que as propriedades das partículas entrem em colapso fora de sua névoa útil de possibilidades, o volume e o custo do equipamento limitam seu potencial e capacidade de serem ampliados para uso geral.
Numa última tentativa, uma equipa de investigadores da Universidade do Texas, em El Paso, desenvolveu um material de computação quântica altamente magnético que mantém o seu magnetismo à temperatura ambiente – e não contém quaisquer minerais de terras raras de alta procura.
“Eu realmente duvidava do seu magnetismo, mas nossos resultados mostram claramente um comportamento superparamagnético”, diz Ahmed El-Gendy, autor sênior e físico da Universidade do Texas, El Paso.
Superparamagnetismo é uma forma controlável de magnetismo em que a aplicação de um campo magnético externo alinha os momentos magnéticos de um material e o magnetiza.
Os ímãs moleculares, como o material desenvolvido por El-Gendy e colegas, têm voltou à tona como uma opção para criar qubitsa unidade básica da informação quântica.
Os ímãs já são usados em nossos computadores atuais e estão no comando da spintrônicadispositivos que usam a direção de rotação de um elétron além de sua carga eletrônica para codificar dados.
Os computadores quânticos podem ser os próximos, com materiais magnéticos dando origem a qubits de spin: pares de partículas, como elétrons, cujos spins direcionais estão ligados, ainda que momentaneamente, em um nível quântico.
Conscientes da demanda por minerais de terras raras usados em baterias, El-Gendy e colegas experimentaram uma mistura de materiais conhecidos como aminoferroceno e grafeno.
Somente quando os pesquisadores sintetizaram o material em uma sequência de etapas, em vez de adicionar todos os ingredientes do composto de uma só vez, é que o material exibiu seu magnetismo à temperatura ambiente.
O método de síntese sequencial colocou o aminoferroceno entre duas folhas de óxido de grafeno e produziu um material 100 vezes mais magnético que o ferro puro. Outras experiências confirmaram que o material manteve as suas propriedades magnéticas à temperatura ambiente e acima dela.
“Essas descobertas abrem caminhos para ímãs moleculares de longo alcance à temperatura ambiente e seu potencial para computação quântica e aplicações de armazenamento de dados”, El-Gendy e colegas escrever em seu artigo publicado.
É claro que serão necessários mais testes deste novo material, para ver se os resultados podem ser replicados por outros grupos. Mas o progresso neste campo dos ímãs moleculares é encorajador e oferece outra opção promissora de criação de qubits estáveis.
Em 2019, Eugenio Coronado, cientista de materiais da Universidade de Valência, na Espanha, escreveu: “Os marcos alcançados no projeto de qubits de spin molecular com longos tempos de coerência quântica e na implementação de operações quânticas aumentaram as expectativas para o uso de qubits de spin molecular na computação quântica.”
Mais recentemente, em 2021, pesquisadores desenvolveram um material magnético ultrafino apenas um átomo de espessura. Sua intensidade magnética não apenas poderia ser ajustada para fins de computação quântica, mas também funcionaria em temperatura ambiente.
O estudo foi publicado em Cartas de Física Aplicada.