p À medida que a tecnologia quântica continua a se destacar, o investimento está acontecendo em escala global. Breve, pudemos ver melhorias nos modelos de aprendizado de máquina, avaliação de risco financeiro, eficiência de catalisadores químicos e descoberta de novos medicamentos. p Como numerosos cientistas, empresas e governos correm para investir na nova era da tecnologia quântica, uma peça crucial dessa onda de inovação é o sensor quântico. Melhorar esses dispositivos pode significar computadores mais poderosos, melhores detectores de doenças e avanços tecnológicos que os cientistas ainda não conseguem prever.

p Um estudo científico do Instituto de Engenharia Molecular da Universidade de Chicago publicado em 17 de outubro em Nature Communications poderia ter implicações empolgantes para o mundo em desenvolvimento do sensoriamento quântico - e da tecnologia quântica como um todo.

p "Pegamos uma ideia proposta recentemente para fazer melhores sensores ópticos clássicos e perguntamos se a mesma ideia funcionaria em um ambiente quântico, "disse Aashish Escriturário, um dos autores do estudo e professor do Instituto de Engenharia Molecular. "Descobrimos que essa ideia realmente não funciona em configurações quânticas, mas essa outra abordagem um tanto relacionada pode lhe dar uma grande vantagem. "

p Em uma configuração quântica, sensores ópticos são normalmente limitados porque a luz é composta de partículas, e essa discrição leva a um ruído inevitável. Mas este estudo revelou um método inesperado para combater essa limitação.

p "Achamos que descobrimos uma nova estratégia para construir sensores quânticos extremamente poderosos, "Clerk continuou.

p O caminho para o princípio direcional

p Escriturário e co-autor Hoi-Kwan Lau, um pós-doutorado na UChicago, foram inspirados por recentes estudos de alto perfil que mostraram como melhorar drasticamente uma técnica comum de sensoriamento óptico. O "truque" envolve ajustar os sistemas a um ponto excepcional, ou um ponto em que dois ou mais modos de luz se reúnem em uma frequência específica.

p Lau e Clerk queriam ver se esse método poderia ter sucesso em ambientes onde os efeitos quânticos eram importantes. O objetivo era levar em conta o ruído "quântico" inevitável - flutuações associadas ao fato de que a luz tem características tanto de onda quanto de partícula, Escriturário explicou.

p O estudo concluiu que a técnica do ponto excepcional é inútil em um ambiente quântico, mas a pesquisa ainda levou a resultados promissores.

p "A boa notícia é que encontramos outra maneira de construir um novo tipo poderoso de sensor que apresenta vantagens mesmo em regimes quânticos, "Clerk disse." A ideia é construir um sistema que seja 'direcional, 'significando que os fótons podem se mover apenas em uma direção. "

p Este princípio direcional - baseado em fótons sendo capazes de se mover em apenas uma direção - é um desenvolvimento totalmente novo no sensoriamento quântico.

p Novos desenvolvimentos em sensoriamento quântico

p Em termos de aplicativos do mundo real, sensores quânticos altamente eficazes podem mudar o jogo. Os sistemas quânticos são sensíveis às menores mudanças ambientais, portanto, esses detectores têm o potencial de ser incrivelmente poderosos.

p Além disso, alguns dos aspectos mais estranhos do comportamento quântico, como emaranhamento quântico, poderia torná-los ainda mais fortes. Emaranhamento quântico, um fenômeno intrigante até mesmo para os cientistas, descreve como duas partículas podem ser separadas por uma vasta distância, embora as ações realizadas em uma partícula afetem imediatamente a outra. Esse emaranhamento pode ser aproveitado para tornar os sensores quânticos surpreendentemente resistentes a certos tipos de ruído.

p No futuro, novos desenvolvimentos em sensoriamento quântico podem se traduzir em avanços significativos em uma variedade de áreas. A classe de sensores ópticos descrita no estudo pode ser usada para detectar vírus em líquidos, por exemplo. Eles também podem atuar como dispositivos de leitura para bits quânticos em um computador quântico supercondutor.

p "Achamos que nossa ideia tem potencial para gerar grandes melhorias em muitas dessas aplicações, "Clerk explicou.

p As implicações do estudo para a computação quântica são especialmente interessantes. Não só os computadores quânticos têm o potencial de aumentar drasticamente as velocidades de computação, mas também podem resolver problemas que são completamente inviáveis ​​com a computação tradicional.

p Lau e Clerk planejam fazer pesquisas adicionais sobre sua técnica de detecção aprimorada. O funcionário ainda tem muitas perguntas:"O que define a velocidade do nosso sensor? Existem limites fundamentais para sua velocidade? Ele pode ser usado para detectar sinais que não são necessariamente pequenos?"

p Sua maior esperança, Escriturário explicou, é inspirar outros pesquisadores a construir sensores quânticos aprimorados que aproveitem esse princípio recém-descoberto.