Cientistas criam ímãs quânticos inovadores com excitações protegidas contra decoerência

São PauloPesquisadores da Universidade Aalto e do Instituto de Física CAS desenvolveram um novo tipo de material quântico que pode ter aplicações significativas em tecnologias quânticas. Construindo esse material átomo por átomo, eles demonstraram um tipo mais avançado de ímã quântico. Este é um passo importante para criar materiais quânticos melhor protegidos contra a decoerência, um grande desafio na computação e tecnologia quântica.

Pesquisadores posicionaram átomos magnéticos de titânio em uma superfície de óxido de magnésio. Eles ajustaram cuidadosamente as interações entre esses átomos para criar um tipo especial de magnetismo quântico. Esse feito foi primeiramente proposto em um desenho teórico por Jose Lado na Universidade Aalto e, posteriormente, construído e testado pela equipe de Kai Yang utilizando métodos precisos de manipulação atômica.

Principais características do novo magneto quântico topológico:

• Alta resistência a perturbações, garantindo estabilidade sob diversas condições.
• Níveis de coerência superiores aos materiais quânticos atuais, essencial para aplicações em computação quântica.
• Possibilidade de excitações fracionárias, onde os elétrons se comportam como se estivessem divididos, introduzindo novos fenômenos físicos.

Magnetos Quânticos com Maior Coerência Prometem Qubits Mais Confiáveis

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Magnetos quânticos podem exibir estados quânticos em grande escala. Recentemente, cientistas desenvolveram um novo tipo de magneto quântico que utiliza excitações topológicas e mantém a coerência de maneira mais eficaz. Isso pode resultar em qubits mais confiáveis e menos suscetíveis a erros causados por decoerência.

A pesquisa concentrou-se no uso de um microscópio de tunelamento para controlar e estudar precisamente átomos e qubits individuais. Esse método oferece um alto nível de controle necessário para desenvolver novos materiais quânticos. Os pesquisadores demonstraram que as excitações quânticas topológicas mantiveram-se coerentes e resistiram a perturbações externas, conforme predições teóricas.

Este avanço não só abre novas possibilidades na física quântica fundamental, mas também pode ter um grande impacto nas tecnologias quânticas futuras. Por exemplo, pode resultar em computadores quânticos mais estáveis e confiáveis, superiores aos atuais. Além disso, a capacidade de criar materiais com propriedades quânticas especiais pode trazer inovações na comunicação quântica, sensores e criptografia.

Esta pesquisa destaca como os materiais quânticos topológicos podem ajudar a resolver problemas nas tecnologias quânticas atuais. Utilizando as características especiais dos ímãs quânticos topológicos, os cientistas estão cada vez mais próximos de criar dispositivos quânticos avançados com habilidades novas e impressionantes.