Cientistas escutam dois átomos conversando

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Fofoca pode até não edificar relações pessoais, mas a conversa é importante para o comportamento dos materiais. A conduta das substâncias depende das interações entre incontáveis átomos. Por isso, um grupo de pesquisadores interceptou esse diálogo entre dois átomos.

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Um jeito de imaginar tudo isso é pensar em um bate-papo de um grupo enorme, no qual os átomos trocam informações quânticas. Cientistas alemães e holandeses, da Delft University of Technology em colaboração com a RWTH Aachen University e o Research Center Jülich, escutaram essa comunicação e apresentam a descoberta na revista Science, nesta sexta-feira (28).

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Obviamente, essa conversa dos átomos não é falada, como nosso vocabulário supõe. As partículas reagem umas as outras, como os átomos magnéticos. “Cada átomo carrega um pequeno momento magnético chamado spin. Esses spins influenciam uns aos outros, como as agulhas da bússola fazem quando você os aproxima”, explicou Sander Otte, líder da pesquisa.

Se um átomo for empurrado, o outro se move junto de uma maneira específica. Mas, cada spin pode apontar simultaneamente em várias direções, formando superposição, de acordo com as leis da mecânica quântica. “Isso significa que a transferência real de informações quânticas ocorre entre os átomos, como uma espécie de conversa”, emendou Otte.

Em grande escala, a troca de informações leva a fenômenos interessantes. Um exemplo dado pelos pesquisadores é a supercondutividade, quando alguns materiais perdem toda a resistividade elétrica abaixo de uma temperatura crítica. Apesar do efeito não ser completamente compreendido, sabe-se que interações quânticas magnéticas desempenham um papel fundamental.

átomo cientistas conversa — Representação artística do experimento. Imagem: TU Delft/Scixel

Justamente para explicar tais fenômenos, os cientistas interceptaram a troca entre os átomos. A equipe colocou dois átomos próximos. Com um microscópio de tunelamento de varredura, que tem uma agulha afiada capaz de sondar e reorganizar átomos um a um, eles colocaram dois átomos de titânio a uma distância de cerca de um nanômetro um do outro.

Os átomos têm a capacidade de detectar apenas o spin do outro a essa distância. Se um dos spins for torcido, o diálogo começa sozinho. Os cientistas inverteram um spin rapidamente, com uma explosão repentina de corrente elétrica. Essa abordagem drástica resultou em uma interação quântica.

Os elétrons colidiram com o átomo, girando o spin. Aparentemente, cada elétron aleatório pode iniciar uma superposição coerente. Isto é, uma combinação específica de estados quânticos elementares totalmente conhecida e que forma uma base para quase todas as formas de tecnologia quântica.

“Aqui usamos dois átomos, mas o que acontece quando você usa três? Ou dez, ou mil? Ninguém pode prever isso, pois o poder de computação é insuficiente para esses números. Talvez um dia possamos ouvir conversas quânticas que ninguém jamais pode ouvir antes”, destacou Lukas Veldman, estudante de PhD e autor principal do artigo publicado na Science.

Via: Phys

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