Ames, Iowa — InkDesign News — Cientistas do Departamento de Energia dos Estados Unidos, no Laboratório Nacional Ames e na Universidade Estadual de Iowa, anunciaram a descoberta inesperada de um “eco quântico” em materiais supercondutores, utilizando técnicas avançadas de espectroscopia terahertz (THz). O estudo abre novas perspectivas para o desenvolvimento de tecnologias de computação e sensoriamento quântico.
O Contexto da Pesquisa
Supercondutores são materiais capazes de conduzir eletricidade sem resistência, sendo fundamentais para avanços tecnológicos em computação e transportes. No cerne desses materiais, cientistas buscam entender as vibrações coletivas denominadas “modos de Higgs”, fenômeno quântico sensível às flutuações do potencial eletrônico durante a transição para o estado supercondutor. Tradicionalmente, a observação dessas vibrações é dificultada por sua duração extremamente curta e pela complexa relação com quase-partículas, excitações semelhantes a elétrons que emergem quando a supercondutividade se rompe.
Resultados e Metodologia
Empregando pulsos precisamente cronometrados de radiação THz, a equipe de Ames conseguiu detectar um novo tipo de eco quântico — denominado “eco de Higgs” — em materiais de nióbio comumente utilizados em circuitos de computação quântica. Diferentemente dos ecos observados em átomos ou semicondutores, o eco de Higgs resulta de uma complexa interação entre modos de Higgs e quase-partículas, gerando sinais inéditos no campo.
“Unlike conventional echoes observed in atoms or semiconductors, the Higgs echo arises from a complex interaction between the Higgs modes and quasiparticles, leading to unusual signals with distinct characteristics.”
(“Ao contrário dos ecos convencionais observados em átomos ou semicondutores, o eco de Higgs surge de uma interação complexa entre os modos de Higgs e quase-partículas, levando a sinais incomuns com características distintas.”)— Jigang Wang, Cientista, Ames National Laboratory
Segundo Wang, os ecos permitem “memorizar e revelar caminhos quânticos ocultos no material”, podendo, inclusive, ser usados para armazenar, codificar e recuperar informações quânticas embutidas nesses supercondutores.
Implicações e Próximos Passos
A pesquisa comprova a capacidade de manipular e observar coerência quântica em supercondutores, abrindo caminho para novas estratégias de armazenamento e processamento de informações em sistemas quânticos. Tecnologias baseadas neste princípio poderão revolucionar desde computadores de próxima geração até sensores avançados.
“Understanding and controlling these unique quantum echoes brings us a step closer to practical quantum computing and advanced quantum sensing technologies.”
(“Compreender e controlar esses ecos quânticos únicos nos aproxima das tecnologias práticas de computação quântica e sensoriamento avançado.”)— Jigang Wang, Cientista, Ames National Laboratory
O projeto recebeu apoio parcial do Superconducting Quantum Materials and Systems Center (SQMS). Os autores destacam a relevância das descobertas para a consolidação dos sistemas quânticos, área que permanece central na fronteira da pesquisa científica mundial.
No horizonte próximo, a equipe espera ampliar o uso de pulsos THz para refinar o diagnóstico e o controle das dinâmicas quânticas, contribuindo para a busca de soluções inovadoras em computação e sensoriamento, áreas amplamente monitoradas pelos centros de pesquisa em ciência e tecnologia.
Fonte: (ScienceDaily – Ciência)
