Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos EUA, deram um passo importante para o futuro da computação quântica ao demonstrar a viabilidade de criar partículas exóticas chamadas anyons, com potencial para formar qubits mais confiáveis e avançados.
Um artigo publicado recentemente na revista Physical Review Letters relata que essas partículas podem ser geradas em estruturas conhecidas como materiais moiré, que são compostos por camadas atômicas empilhadas com precisão.
O que você vai ler aqui:
- Físicos do MIT avançaram na criação de anyons, partículas ideais para qubits confiáveis, usando materiais moiré;
- A pesquisa foca em anyons não-abelianos, que “memorizam” trajetórias, o que os torna úteis para computação quântica estável;
- O material usado foi o ditelureto de molibdênio;
- Cálculos numéricos e teorias abstratas foram combinados para prever novos estados quânticos;
- Anyons não-abelianos prometem computadores quânticos mais robustos e eficientes.
- Os resultados destacam o potencial de materiais bidimensionais para avançar na computação quântica.
Crédito: Fu Lab, MIT
Em um comunicado, os autores do estudo explicam que o conceito de anyons surgiu em 1982, quando cientistas descobriram que elétrons podem se dividir em frações de si mesmos, em um fenômeno chamado fracionamento de elétrons. Essa descoberta, que rendeu um Prêmio Nobel, dependia de campos magnéticos intensos para criar tais estados.
Anyons são capazes de “lembrar” suas trajetórias no espaço-tempo
Em 2023, experimentos demonstraram pela primeira vez que é possível formar anyons sem a aplicação de campos magnéticos, o que abriu novas possibilidades de pesquisa. Esses primeiros anyons, chamados abelianos, são uma classe menos complexa, mas sua descoberta foi um marco na física quântica.
Agora, os físicos do MIT foram mais além na pesquisa, propondo a criação de anyons não-abelianos, uma classe ainda mais excêntrica. Essas partículas apresentam propriedades únicas, como a habilidade de “lembrar” suas trajetórias no espaço-tempo, o que as torna ideais para aplicações em computação quântica.
Liang Fu, professor do Departamento de Física do MIT e líder do estudo, destaca que essa memória intrínseca é crucial para o desenvolvimento de qubits mais estáveis e resistentes a erros. “Os resultados dos experimentos de 2023 superaram nossas previsões teóricas. Isso nos encoraja a pensar de forma mais ousada”.
A pesquisa foi conduzida com base em materiais bidimensionais, cuja versatilidade permite a criação de estruturas personalizadas para explorar propriedades quânticas inéditas. Os materiais moiré, em particular, têm atraído grande atenção por suas capacidades únicas.
No estudo, o material escolhido foi o ditelureto de molibdênio, que demonstrou ser capaz de sustentar anyons não-abelianos quando os elétrons são ajustados para densidades específicas, como 3/2 ou 5/2 por célula unitária.
Descoberta abre novas possibilidades para a computação quântica
Segundo Aidan P. Reddy, coautor do artigo, a complexidade do trabalho reside em conectar cálculos numéricos detalhados com teorias abstratas. Ele afirma que o projeto foi uma oportunidade única de combinar essas duas abordagens para prever um novo estado quântico da matéria.
Anyons não-abelianos podem levar a computadores quânticos mais robustos, capazes de realizar tarefas que ultrapassam as capacidades das tecnologias atuais, garantem os cientistas. Além disso, os teóricos já desenvolveram métodos para utilizar esses estados como qubits e manipulá-los para operações de computação quântica de alta precisão.
Os resultados do MIT reforçam a relevância dos materiais bidimensionais como plataformas para a descoberta de novas fases da matéria e representam um avanço na busca por uma computação quântica mais eficiente. Embora o trabalho ainda dependa de confirmações experimentais, ele sinaliza uma transformação no modo como a ciência encara a construção de qubits e abre caminho para aplicações que podem redefinir os limites da tecnologia.