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Um artigo recém-publicado na revista Physical Review X relata uma descoberta surpreendente: cientistas criaram uma nova fase da matéria chamada quasicristal do tempo dentro de um diamante. Esse avanço desafia as noções convencionais de tempo e movimento, abrindo caminho para aplicações inovadoras em computação quântica e sensores de precisão.
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Os responsáveis pelo estudo são Kater Murch e Chong Zu, físicos da Universidade de Washington em St. Louis, além de alunos de pós-graduação e pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e da Universidade de Harvard – todas nos EUA.
A equipe desenvolveu essa estrutura única dentro de um diamante, explorando propriedades quânticas para criar um padrão de oscilação temporal sem precedentes.
Criar um quasicristal do tempo em um diamante exige alta precisão
Os cristais do tempo foram teorizados em 2012 por Frank Wilczek, ganhador do Nobel de Física em 2004, e, anos mais tarde, confirmados experimentalmente.
Diferentemente dos cristais convencionais, que possuem uma estrutura ordenada no espaço, os cristais do tempo apresentam padrões que se repetem no tempo. Isso significa que suas partículas vibram em ciclos regulares sem a necessidade de energia externa, como um relógio que nunca precisa ser recarregado.
O novo estudo avança ainda mais ao criar um quasicristal do tempo. Enquanto os cristais do tempo comuns apresentam oscilações que seguem um único ritmo, os quasicristais têm padrões temporais mais complexos, com múltiplas frequências organizadas de forma precisa. Essa propriedade os torna ainda mais intrigantes para a pesquisa em mecânica quântica.
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A equipe construiu esses quasicristais dentro de um minúsculo pedaço de diamante, de apenas um milímetro. Utilizando feixes de nitrogênio, eles removeram átomos de carbono da estrutura do diamante, criando pequenas lacunas. Nesses espaços, elétrons se acomodam e interagem de maneira quântica, formando um sistema altamente organizado. Para iniciar as oscilações temporais, os pesquisadores aplicaram pulsos de micro-ondas, que estabeleceram os ritmos característicos do quasicristal do tempo.
Cada quasicristal formado possui cerca de um micrômetro de diâmetro, sendo invisível a olho nu. No entanto, a organização e precisão dessas estruturas permitem que elas sejam estudadas e, futuramente, aplicadas em novas tecnologias.
Descoberta pode ser aplicada em variadas áreas
De acordo com um comunicado da equipe, um dos usos potenciais está na criação de sensores quânticos altamente sensíveis, capazes de detectar variações sutis de campos magnéticos sem necessidade de calibração constante.
Outra possível aplicação envolve a cronometragem de alta precisão. Atualmente, relógios e dispositivos eletrônicos utilizam osciladores de quartzo para manter o tempo, mas esses componentes sofrem pequenas variações ao longo do tempo. Cristais do tempo, por outro lado, poderiam fornecer um tique estável com mínima perda de energia, aprimorando tecnologias que dependem de medidas temporais exatas.
No campo da computação quântica, os cristais do tempo podem desempenhar um papel revolucionário. Em teoria, sua capacidade de manter estados quânticos por longos períodos os torna candidatos promissores para armazenar memória quântica de forma mais eficiente do que as tecnologias atuais. Embora ainda seja um conceito distante da aplicação prática, a criação do quasicristal do tempo representa um avanço significativo nessa direção.
Apesar do progresso, os pesquisadores ainda enfrentam desafios para entender completamente o comportamento dessas estruturas e como aproveitar suas propriedades em dispositivos funcionais. O próximo passo será aprimorar os métodos de controle e leitura desses cristais para torná-los úteis em aplicações reais.
O estudo reforça a importância da mecânica quântica na descoberta de novas formas de matéria e no desenvolvimento de tecnologias que podem transformar a computação, a comunicação e a medição de tempo. Se os cristais do tempo já eram fascinantes, os quasicristais do tempo elevam essa pesquisa a um novo patamar.
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