Pesquisadores da Delft University of Technology criaram um circuito quântico para ouvir o sinal de rádio mais fraco permitido pela mecânica quântica. Este novo circuito quântico abre a porta para possíveis aplicações futuras em áreas como radioastronomia e medicina (MRI). Também permite experimentos para lançar luz sobre a interação entre a mecânica quântica e a gravidade. Os resultados foram publicados em Ciência .

A solução usual para um sinal de rádio fraco é encontrar um sinal maior, por exemplo, escolhendo uma estação de rádio diferente ou indo para o outro lado da sala. Contudo, E se pudéssemos apenas ouvir com mais atenção?

Sinais de rádio fracos não são apenas um desafio para as pessoas que tentam encontrar sua estação de rádio favorita, mas também para scanners de ressonância magnética (MRI) em hospitais, bem como para os telescópios que os cientistas usam para perscrutar o espaço. Em um salto quântico na detecção de radiofrequência, pesquisadores do grupo do Prof. Gary Steele em Delft demonstraram a detecção de fótons ou quanta de energia, os sinais mais fracos permitidos pela teoria da mecânica quântica.

Pedaços quânticos

Uma das estranhas previsões da mecânica quântica é que a energia vem em pequenos pedaços chamados quanta. O que isto significa? "Digamos que estou empurrando uma criança em um balanço, "diz o pesquisador principal Mario Gely." Na teoria clássica da física, se eu quiser que a criança vá um pouco mais rápido, posso dar um pequeno empurrão, dando-lhes mais velocidade e mais energia. A mecânica quântica diz algo diferente:só posso aumentar a energia da criança um "passo quântico" de cada vez. Empurrar para metade desse montante não é possível. "

Para uma criança em um balanço, esses passos quânticos são tão pequenos que são pequenos demais para serem notados. Até recentemente, o mesmo acontecia com as ondas de rádio. Contudo, a equipe de pesquisa em Delft desenvolveu um circuito que pode realmente detectar esses pedaços de energia em sinais de radiofrequência, abrindo o potencial de detecção de ondas de rádio no nível quântico.

Do rádio quântico à gravidade quântica?

Além das aplicações em sensoriamento quântico, o grupo em Delft está interessado em levar a mecânica quântica ao próximo nível:massa. Embora a teoria do eletromagnetismo quântico tenha sido desenvolvida há quase 100 anos, os físicos ainda estão intrigados hoje em como encaixar a gravidade na mecânica quântica.

"Usando nosso rádio quântico, queremos tentar ouvir e controlar as vibrações quânticas de objetos pesados, e explorar experimentalmente o que acontece quando você mistura mecânica quântica e gravidade, "Gely disse." Esses experimentos são difíceis, mas se tivermos sucesso, seremos capazes de testar se podemos fazer uma superposição quântica do próprio espaço-tempo, um novo conceito que testaria nossa compreensão da mecânica quântica e da relatividade geral. "