Descoberta surpreendente: cientistas criam estados quânticos em eletrônicos do nosso dia-a-dia

Por , em 10.12.2019

Cientistas da Universidade de Chicago (EUA) conseguiram integrar e controlar estados quânticos em dispositivos eletrônicos comuns, como telefones, laptops e carros.

“A capacidade de criar e controlar bits quânticos de alto desempenho em eletrônicos comerciais foi uma surpresa. Essa descoberta muda a maneira como pensamos sobre o desenvolvimento de tecnologias quânticas – talvez possamos encontrar uma maneira de usar a eletrônica atual para construir dispositivos quânticos”, disse um dos principais autores do estudo, David Awschalom, professor de engenharia molecular e pioneiro em tecnologia quântica.

Avanços

A equipe conseguiu controlar eletricamente estados quânticos incorporados em eletrônicos de carboneto de silício. O avanço é importante porque significa que podemos construir dispositivos quânticos usando materiais comuns, ao invés de exóticos.

No carboneto de silício, os estados quânticos emitem partículas únicas de luz com comprimento de onda próximo à banda de telecomunicações, o que os torna apropriados para transmissão de longa distância usando a mesma rede de fibra ótica que já transporta 90% de todos os dados internacionais em todo o mundo.

Por fim, essas partículas podem adquirir novas propriedades se combinadas com eletrônicos existentes. Por exemplo, a equipe criou uma “rádio FM quântica” que, ao invés de transmitir música no rádio do seu carro, pode transmitir informação quântica a distâncias extremamente longas.

Estabilidade

Um problema comum quanto se trata do mundo quântico são as impurezas.

“Impurezas são comuns em todos os dispositivos semicondutores e, no nível quântico, podem embaralhar as informações quânticas criando um ambiente elétrico barulhento. Este é um problema quase universal para tecnologias quânticas”, explicou Chris Anderson, outro dos principais autores do estudo.

Usando um elemento básico da eletrônica, o diodo, um interruptor unidirecional para elétrons, os pesquisadores se depararam com um resultado inesperado: o sinal quântico repentinamente ficou livre de impurezas e quase perfeitamente estável.

União do melhor de dois mundos

Ao integrar a mecânica quântica a supercondutores clássicos, os cientistas estão abrindo um novo campo de possibilidades que pode significar uma revolução tecnológica.

“Este trabalho nos aproxima da realização de sistemas capazes de armazenar e distribuir informações quânticas nas redes de fibra ótica do mundo. Tais redes quânticas trariam uma nova classe de tecnologias, permitindo a criação de canais de comunicação impossíveis de se hackear, o teletransporte de estados de elétrons únicos e a realização de uma internet quântica”, concluiu Awschalom.

Dois artigos foram publicados sobre a pesquisa, nas revistas científicas Science e Science Advances. [Phys]

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