O comportamento quântico é algo estranho e frágil que paira no limite da realidade, entre um mundo de possibilidades e um Universo de absolutos. Nessa névoa matemática reside o potencial da computação quântica; a promessa de dispositivos que poderiam resolver rapidamente algoritmos que levariam muito tempo para serem processados pelos computadores clássicos.
Por enquanto, os computadores quânticos estão confinados a salas frias próximas do zero absoluto (-273 graus Celsius), onde as partículas têm menos probabilidade de sair dos seus estados quânticos críticos.
Romper essa barreira de temperatura para desenvolver materiais que ainda exibam propriedades quânticas em temperatura ambiente tem sido o objetivo da computação quântica. Embora as baixas temperaturas ajudem a evitar que as propriedades das partículas entrem em colapso fora de sua névoa útil de possibilidades, o volume e o custo do equipamento limitam seu potencial e capacidade de serem ampliados para uso geral.
Numa última tentativa, uma equipa de pesquisadores da Universidade do Texas, em El Paso, desenvolveu um material de computação quântica altamente magnético que mantém o seu magnetismo à temperatura ambiente – e não contém quaisquer minerais de terras raras de alta procura.
“Eu realmente duvidava do seu magnetismo, mas os nossos resultados mostram claramente um comportamento superparamagnético”, diz Ahmed El-Gendy, autor sénior e físico da Universidade do Texas, El Paso.
O superparamagnetismo é uma forma controlável de magnetismo em que a aplicação de um campo magnético externo alinha os momentos magnéticos de um material e o magnetiza.
Os ímãs moleculares, como o material desenvolvido por El-Gendy e colegas, voltaram à tona como uma opção para a criação de qubits, a unidade básica da informação quântica.
Os ímãs já são usados em nossos computadores atuais e estão no comando da spintrônica, dispositivos que usam a direção de rotação de um elétron, além de sua carga eletrônica, para codificar dados.
Os computadores quânticos poderiam ser os próximos, com materiais magnéticos dando origem a qubits de spin: pares de partículas como elétrons cujos spins direcionais estão ligados, ainda que momentaneamente, em um nível quântico.
Conscientes da demanda por minerais de terras raras usados em baterias, El-Gendy e colegas fizeram experiências com uma mistura de materiais conhecidos como aminoferroceno e grafeno.
Somente quando os pesquisadores sintetizaram o material em uma sequência de etapas, em vez de adicionar todos os ingredientes do composto de uma só vez, é que o material exibiu seu magnetismo à temperatura ambiente.
O método de síntese sequencial colocou o aminoferroceno entre duas folhas de óxido de grafeno e produziu um material 100 vezes mais magnético que o ferro puro. Outras experiências confirmaram que o material manteve as suas propriedades magnéticas à temperatura ambiente e acima dela.
“Essas descobertas abrem caminhos para ímãs moleculares de longo alcance à temperatura ambiente e seu potencial para computação quântica e aplicações de armazenamento de dados”, escrevem El-Gendy e colegas em seu artigo publicado.
É claro que serão necessários mais testes deste novo material, para ver se os resultados podem ser replicados por outros grupos. Mas o progresso neste campo dos ímãs moleculares é encorajador e oferece outra opção promissora de criação de qubits estáveis.
Em 2019, Eugenio Coronado, cientista de materiais da Universidade de Valência, na Espanha, escreveu: “Os marcos alcançados no projeto de qubits de spin molecular com longos tempos de coerência quântica e na implementação de operações quânticas aumentaram as expectativas para o uso de moléculas moleculares. girar qubits na computação quântica.”
Mais recentemente, em 2021, pesquisadores desenvolveram um material magnético ultrafino com apenas um átomo de espessura. Sua intensidade magnética não apenas poderia ser ajustada para fins de computação quântica, mas também funcionaria em temperatura ambiente.
Traduzido por Mateus Lynniker de ScienceAlert
