Eles geralmente estão gelados.
A maioria dos materiais quânticos. As coisas delicadas que distorcem a física. Aqueles com um potencial louco para ciência e tecnologia. Para funcionar, eles precisam de temperaturas ultrabaixas.
Tirá-los da geladeira do laboratório? Impossível. Pelo menos foi.
Até agora.
Pesquisadores da Louisiana State University (LSU) criaram algo novo. Um material quântico à temperatura ambiente. É construído sobre ouro. Especificamente, uma fina película de ouro em cima de uma lasca de vidro. Padrões microscópicos são esculpidos diretamente nesse ouro.
Um artigo sobre esta descoberta já foi publicado na Nature.
Veja por que isso é importante. Provavelmente já lhe disseram que o calor destrói os estados quânticos. Caos em nível atômico. Elétrons ficando emaranhados. A termodinâmica está atrapalhando o trabalho. Esta nova configuração inverte o script. Não combate o calor congelando tudo. Ignora os culpados habituais.
Ele se concentra em fótons. Luz.
Como os metacristais plasmônicos filtram a realidade
Este dispositivo é classificado como metacristal plasmônico. O nome é denso, mas a mecânica é direta. ‘Plasmônico’ refere-se à luz que produz ondulações na densidade do elétron na superfície do metal. Chamamos essas ondulações de plasmons.
‘Metacristal’ significa que não é natural. É artificial.
Os minúsculos padrões de fenda gravados naquela lasca de ouro atuam como átomos artificiais. Os físicos os chamam de metaátomos. Estes determinam como os grupos de fótons passam pelo material. Essa passagem é o comportamento quântico que estamos tentando aproveitar.
“Ao projetar a distribuição de metaátomos no metacristal plasmônico, podemos ditar sistematicamente quais estatísticas quânticas podem passar”, explica o físico Riley Dawkins.
“O cristal atua como um filtro estatístico.”
A luz atinge o chip. Viaja sobre o ouro. Os metaátomos o manipulam. Ajustar o tamanho, a forma e o espaçamento da fenda altera a saída em um nível quântico. Não é mágica. É uma geometria precisa que controla a luz.
Por que a operação em temperatura ambiente quebra o molde
Isto permite o que a equipe chama de transporte robusto.
Os estados quânticos geralmente carregam informações. Delicadamente. Mas eles se degradam quando o ruído invade. O novo material da LSU pode distinguir entre esses estados. Ele os move do ponto A ao ponto B sem a entrada de ruído. Crucialmente, sem a necessidade de resfriamento criogênico para isso.
“Essencialmente, o que acontece é que diferentes tipos de luz, dependendo dos estados quânticos em que se encontram, têm propriedades diferentes”, diz o físico Omar Magaña-Loga.
“Podemos guiar um estado em detrimento de outro sem perda ou ruído… Isso abre a porta para a tecnologia quântica prática.”
Essa é uma grande mudança. Ainda não estamos falando sobre rodar um computador quântico em uma mesa. Esta é uma prova de conceito. A ciência se sustenta. A física fundamental é sólida. Mas isso prova que o principal obstáculo – estabilidade térmica no nível do dispositivo – é superável.
“Ver funcionar exatamente como previsto foi incrível”, disse Chenglong You à imprensa. “Fez algo que a natureza nem sequer fornece.”
Qual o próximo passo para os chips de ouro quântico?
O método não está preso na gaveta do laboratório. É um projeto. Outras equipes podem consultar esses documentos. Eles podem ajustar os tamanhos e espaçamentos das fendas para ajustar a forma como seus cristais processam a luz. Ele escala. É adaptável.
Sim, a própria luz é quântica. O ultravioleta atinge de forma diferente da luz laser. Tentativas anteriores observaram comportamento quântico à temperatura ambiente, com certeza. Mas isso é diferente. É um mecanismo de classificação avançado. Uma arquitetura baseada em chip para lidar com fluxos de informações quânticas.
Onde o aplicativo chega?
Calcular. Comunicações. A internet quântica. Energia solar.
Os pesquisadores já estão se voltando para a energia. Eles planejam usar esses metacristais plasmônicos em painéis solares. O objetivo: guiar a luz solar que entra de forma mais eficaz. Capture mais energia. Perca menos com o calor. É um ciclo iterativo de eficiência.
Por enquanto, o futuro imediato da tecnologia quântica parecia estar trancado atrás de portas de vidro e nitrogênio líquido.
A chave foi derretida em um padrão.
