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Chegou a primeira bateria de fase quântica do mundo

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Você pode estar a par do hype da computação quântica. Se ainda não o fez, é assim que funciona: se eles cumprirem seu potencial, os computadores quânticos serão capazes de resolver problemas que exigiriam centenas, senão milhares de anos para um computador clássico resolver.

E agora, em um grande passo para a computação quântica, temos a primeira bateria de fase quântica em funcionamento.

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Quantum versus baterias clássicas

As baterias são onipresentes em nossa vida cotidiana, sendo as baterias de íon-lítio o tipo mais comumente usado - embora alternativas interessantes estejam, de fato, em desenvolvimento.

A bateria de fase quântica é uma besta completamente diferente. Enquanto as baterias clássicas convertem energia química em voltagem, que alimenta circuitos eletrônicos, as tecnologias quânticas usam circuitos ou dispositivos baseados em materiais supercondutores.

Em materiais supercondutores, as correntes fluem sem a necessidade de uma tensão aplicada. Portanto, quando se trata de computadores quânticos, não há necessidade de uma bateria clássica.

As supercorrentes recebem esse nome pelo fato de não apresentarem perdas de energia. Eles são induzidos por uma diferença de fase da função de onda do circuito quântico, ao invés de uma voltagem.

Isso significa que um dispositivo quântico capaz de fornecer uma diferença de fase persistente pode ser visto como uma bateria de fase quântica, que induz supercorrentes em um circuito quântico.

Construindo uma bateria de fase quântica funcional

Isso é exatamente o que Francesco Giazotto e Elia Strambini do Instituto NEST-CNR de Pisa construíram. Eles se basearam no trabalho de Sebastian Bergeret e Ilya Tokatly, ambos pesquisadores associados do Donostia International Physics Center (DIPC), que conceberam a ideia de uma bateria de fase quântica em 2015.

A ideia de Bergeret e Tokatly consistia em uma combinação de materiais supercondutores e magnéticos com um efeito relativístico intrínseco, chamado acoplamento spin-órbita.

A contribuição de Giazotto e Strambini foi identificar uma combinação de materiais adequada que lhes permitiu fabricar a primeira bateria de fase quântica. Seus resultados agora são publicados na revistaNature Nanotechnology.

Sua bateria de fase quântica consiste em um nanofio InAs dopado com n formando o núcleo da bateria (a pilha) e os fios supercondutores de Al como pólos. Ele é carregado pela aplicação de um campo magnético externo, que pode ser desligado.

Cristina Sanz-Fernández e Claudio Guarcello, também do CFM, adaptaram a teoria para simular os achados experimentais.

A bateria está sendo desenvolvida e melhorada nas instalações do CFM em uma colaboração entre o Nanophysics Lab e o Mesoscopic Physics Group. Esses avanços podem contribuir para enormes avanços que muitos dizem virão do campo da computação quântica.


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