Uma forma especial de luz feita usando uma antiga pedra preciosa da Namíbia pode ser a chave para novos computadores quânticos baseados em luz, que podem resolver mistérios científicos de longa data, de acordo com uma nova pesquisa liderada pela Universidade de St Andrews.
Pela Universidade de St Andrews com informações de Phys.
A pesquisa, conduzida em colaboração com cientistas da Universidade de Harvard nos EUA, Universidade Macquarie na Austrália e Universidade de Aarhus na Dinamarca e publicada na Nature Materials, usou uma pedra preciosa de óxido cuproso (Cu 2 O) extraída naturalmente da Namíbia para produzir polaritons Rydberg, as maiores partículas híbridas de luz e matéria já criadas.
Os polaritons de Rydberg mudam continuamente da luz para a matéria e vice-versa. Nos polaritons de Rydberg, luz e matéria são como dois lados de uma moeda, e o lado da matéria é o que faz os polaritons interagirem entre si.
Essa interação é crucial porque é isso que permite a criação de simuladores quânticos, um tipo especial de computador quântico, onde as informações são armazenadas em bits quânticos. Esses bits quânticos, ao contrário dos bits binários em computadores clássicos que só podem ser 0 ou 1, podem assumir qualquer valor entre 0 e 1. Eles podem, portanto, armazenar muito mais informações e realizar vários processos simultaneamente.
Essa capacidade pode permitir que simuladores quânticos resolvam mistérios importantes da física, química e biologia, por exemplo, como fazer supercondutores de alta temperatura para trens de alta velocidade, como fertilizantes mais baratos podem ser feitos potencialmente resolvendo a fome global ou como as proteínas se dobram, facilitando a producção de medicamentos mais eficazes.
O líder do projeto, Dr. Hamid Ohadi, da Escola de Física e Astronomia da Universidade de St Andrews, diz que “fazer um simulador quântico com luz é o santo graal da ciência. Demos um grande salto em direção a isso criando polaritons Rydberg, o ingrediente chave dele.”
Para criar polaritons Rydberg, os pesquisadores prenderam a luz entre dois espelhos altamente refletivos. Um cristal de óxido cuproso de uma pedra extraída na Namíbia foi então diluído e polido em uma placa de 30 micrômetros de espessura (mais fino que um fio de cabelo humano) e imprensado entre os dois espelhos para fazer polaritons Rydberg 100 vezes maiores do que já demonstrado antes.
Um dos principais autores Dr. Sai Kiran Rajendran, da Escola de Física e Astronomia da Universidade de St Andrews, diz que “comprar a pedra no eBay foi fácil. O desafio era fazer polaritons Rydberg que existem em uma cor de alcance extremamente estreito.”
Atualmente, a equipe está refinando ainda mais esses métodos para explorar a possibilidade de fazer circuitos quânticos, que são o próximo ingrediente dos simuladores quânticos.
Mais informações: Konstantinos Orfanakis et al, Rydberg exciton–polaritons in a Cu2O microcavity, Nature Materials (2022). DOI: 10.1038/s41563-022-01230-4
