{"id":4205,"date":"2018-10-11T16:10:26","date_gmt":"2018-10-11T19:10:26","guid":{"rendered":"https:\/\/sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/2018\/10\/11\/atomos-frios-podem-ajudar-a-estudar-emaranhamento-quantico-em-materiais\/"},"modified":"2022-08-19T04:22:25","modified_gmt":"2022-08-19T07:22:25","slug":"atomos-frios-podem-ajudar-a-estudar-emaranhamento-quantico-em-materiais","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/atomos-frios-podem-ajudar-a-estudar-emaranhamento-quantico-em-materiais\/","title":{"rendered":"\u00c1tomos frios podem ajudar a estudar emaranhamento qu\u00e2ntico em materiais"},"content":{"rendered":"\n

Os futuros computadores qu\u00e2nticos ser\u00e3o mais r\u00e1pidos que os computadores atuais, gra\u00e7as ao fen\u00f4meno do emaranhamento qu\u00e2ntico. Um estudo publicado na edi\u00e7\u00e3o de outubro do Brazilian Journal of Physics<\/a> demonstra como o emaranhamento qu\u00e2ntico de um conjunto pequeno de \u00e1tomos frios pode ajudar a entender o mesmo fen\u00f4meno em sistemas maiores e mais dif\u00edceis de se estudar em laborat\u00f3rio.<\/p>\n\n\n\n

Quando duas ou mais part\u00edculas qu\u00e2nticas est\u00e3o emaranhadas, \u00e9 poss\u00edvel extrair e manipular informa\u00e7\u00f5es sobre cada uma das part\u00edculas do conjunto mexendo em apenas uma delas. Assim, seria poss\u00edvel, em princ\u00edpio, construir um computador que explorasse o emaranhamento para acelerar seu processamento de informa\u00e7\u00f5es. Atualmente os f\u00edsicos conseguem criar conjuntos de dezenas de n\u00facleos at\u00f4micos, el\u00e9trons ou f\u00f3tons emaranhados. Mas manter conjuntos com um n\u00famero muito grande de part\u00edculas emaranhadas por tempo suficiente para que funcionem como um computador na pr\u00e1tica ainda \u00e9 um grande desafio.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n

Krissia Zawadzki e Luiz Nunes de Oliveira, do Instituto de F\u00edsica de S\u00e3o Carlos da Universidade de S\u00e3o Paulo, se juntaram a Irene D\u2019Amico, da Universidade de York, Reino Unido, para estudar o emaranhamento de conjuntos pequenos de no m\u00e1ximo sete part\u00edculas qu\u00e2nticas. Seus c\u00e1lculos se basearam em um modelo matem\u00e1tico simples, mas poderoso, o chamado Modelo de Hubbard. “Quase todas transi\u00e7\u00f5es de fase e estados ex\u00f3ticos da mat\u00e9ria podem ser estudados usando o modelo de Hubbard”, explica Zawadzki. “Ajustando seus par\u00e2metros, podemos modelar pontos qu\u00e2nticos, \u00e1tomos frios em armadilhas \u00f3pticas, correntes de el\u00e9trons em um material semicondutor, etc.”<\/p>\n\n\n\n

No modelo de Hubbard (figura acima), part\u00edculas qu\u00e2nticas com spin para cima ou para baixo podem ocupar uma s\u00e9rie de s\u00edtios em cadeia. As part\u00edculas t\u00eam energia cin\u00e9tica para pular de s\u00edtio em s\u00edtio. Um mesmo s\u00edtio s\u00f3 pode ser ocupado por at\u00e9 duas part\u00edculas de spins opostos. Os c\u00e1lculos do modelo podem ser feitos com as  duas pontas da cadeia de s\u00edtios soltas ou ligadas uma na outra, formando um c\u00edrculo. Existe ainda a possibilidade de se conectar as duas extremidades da cadeia dando antes uma “torcida” nelas.<\/p>\n\n\n\n

Logo o trio de f\u00edsicos te\u00f3ricos percebeu que impor uma tor\u00e7\u00e3o de \u00e2ngulo espec\u00edfico \u00e0s pontas interligadas da cadeia fazia com que os n\u00edveis de energia de um modelo de Hubbard com apenas sete s\u00edtios fossem praticamente iguais aos n\u00edveis de energia de um modelo de Hubbard com um n\u00famero infinito de s\u00edtios. Al\u00e9m disso, a cadeia de sete s\u00edtios com tor\u00e7\u00e3o especial apresentava as principais simetrias ou propriedades fundamentais de uma cadeia infinita. Esse resultado foi publicado<\/a> ano passado, tamb\u00e9m no Brazilian Journal of Physics.<\/p>\n\n\n\n

No estudo publicado agora, a equipe retornou ao mesmo modelo, focalizando no fen\u00f4meno do emaranhamento. “Calculamos como, em m\u00e9dia, cada part\u00edcula est\u00e1 emaranhada com as restantes da cadeia”, conta Zawadzki. “Se a tor\u00e7\u00e3o for bem ajustada, uma cadeia com sete part\u00edculas tem o mesmo perfil de emaranhamento m\u00e9dio de uma cadeia infinita.”<\/p>\n\n\n\n

Zawadzki ressalta que as condi\u00e7\u00f5es obtidas por seus c\u00e1lculos poderiam ser realizadas em laborat\u00f3rio. F\u00edsicos experimentais j\u00e1 criaram cadeias de Hubbard com sete ou mais \u00e1tomos, resfriados at\u00e9 quase o zero absoluto e mantidos em fila pelos feixes laser de uma armadilha \u00f3ptica. Na pr\u00e1tica, a condi\u00e7\u00e3o de tor\u00e7\u00e3o seria criada aplicando um fluxo magn\u00e9tico espec\u00edfico.<\/p>\n\n\n\n

A pesquisa foi realizada com apoio de FAPESP, CNPq, CAPES e Royal Society, em paralelo \u00e0 tese de doutorado de Zawadzki, orientada por Oliveira e D\u2019Amico. Zawadzki segue agora para um est\u00e1gio de p\u00f3s-doutorado na Universidade Northeastern, em Boston, Estados Unidos, com bolsa de jovem pesquisadora \u201cFaculty for the Future for women in STEM<\/a>\u201d, da Schlumberger Foundation.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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