p Um grupo de cientistas liderado por Johannes Fink do Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria (IST Áustria) relatou a primeira observação experimental de uma transição de fase de primeira ordem em um sistema quântico dissipativo. As transições de fase incluem fenômenos como o congelamento da água à temperatura crítica de 0 graus Celsius. Contudo, as transições de fase também ocorrem no nível da mecânica quântica, onde ainda são relativamente inexplorados pelos pesquisadores. p Um exemplo de transição de fase no nível quântico é a quebra do bloqueio de fótons, que só foi descoberto há dois anos. Durante o bloqueio de fótons, um fóton preenche uma cavidade em um sistema óptico e impede que outros fótons entrem na mesma cavidade até que ele saia, portanto, bloqueando o fluxo de fótons. Mas se o fluxo de fótons aumentar a um nível crítico, uma transição de fase quântica é prevista:o bloqueio de fótons é quebrado, e o estado do sistema muda de opaco para transparente. Esta transição de fase específica foi agora experimentalmente observada por pesquisadores que, pela primeira vez, encontrou as condições muito específicas necessárias para estudar este efeito.

p Durante uma transição de fase, o ajuste contínuo de um parâmetro externo, por exemplo, temperatura, leva a uma transição entre dois estados estacionários robustos com atributos diferentes. As transições de fase de primeira ordem são caracterizadas por uma coexistência das duas fases estáveis ​​quando o parâmetro de controle está dentro de uma certa faixa próxima ao valor crítico. As duas fases formam uma fase mista em que algumas partes completaram a transição e outras não, como em um copo contendo água gelada. Os resultados experimentais que Fink e seus colaboradores publicarão no jornal Revisão Física X dar uma visão sobre a base da mecânica quântica desse efeito em um microscópio, sistema de dimensão zero.

p Sua configuração consistia em um microchip com um ressonador de microondas supercondutor atuando como a cavidade e alguns qubits supercondutores atuando como os átomos. O chip foi resfriado a uma temperatura espantosamente próxima do zero absoluto - 0,01 Kelvin - de forma que as flutuações térmicas não influenciam. Para produzir um fluxo de fótons, os pesquisadores então enviaram um tom de micro-ondas contínuo para a entrada do ressonador no chip. Do lado da saída, eles amplificaram e mediram o fluxo de microondas transmitido. Para certos poderes de entrada, eles detectaram um sinal oscilando estocasticamente entre transmissão zero e transmissão total, comprovando a esperada coexistência de ambas as fases. "Observamos essa mudança aleatória entre opaco e transparente pela primeira vez e de acordo com as previsões teóricas, "diz o autor principal Johannes Fink do IST Áustria.

p As aplicações futuras em potencial incluem elementos de armazenamento de memória e processadores para simulação quântica. "Nosso experimento levou exatamente 1,6 milissegundos para ser concluído para qualquer potência de entrada fornecida. A simulação numérica correspondente levou alguns dias em um cluster de supercomputador nacional. Isso dá uma ideia de por que esses sistemas podem ser úteis para simulações quânticas, "Fink explica.

p Johannes Fink veio para a IST Áustria em 2016 para iniciar seu grupo de trabalho em Quantum Integrated Devices. O principal objetivo de seu grupo é avançar e integrar a tecnologia quântica para computação baseada em chip, comunicação, e detecção.