A física quântica está saindo do laboratório e indo para a vida cotidiana. Apesar dos resultados das manchetes sobre computadores quânticos resolvendo problemas impossíveis para computadores clássicos, desafios técnicos estão impedindo que a física quântica chegue ao mundo real. Nova pesquisa publicada em Nature Communications das equipes da Aalto University e da Lund University pode ser uma ferramenta importante nessa busca.

Uma das questões em aberto na pesquisa quântica é como o calor e a termodinâmica coexistem com a física quântica. Este campo de pesquisa da termodinâmica quântica é uma das áreas do professor Jukka Pekola, o líder do Centro de Excelência QTF da Academia da Finlândia, trabalhou em sua carreira. "Este campo foi dominado pela teoria, e somente agora experimentos importantes estão começando a surgir, "diz o professor Pekola. Seu grupo de pesquisa começou a criar nanodispositivos termodinâmicos quânticos que podem resolver experimentalmente questões em aberto.

Estados quânticos, como aqueles que governam os qubits que alimentam os computadores quânticos, interagir com o mundo ao seu redor, e essas interações são o que trata a termodinâmica quântica. A medição desses sistemas requer a detecção de mudanças de energia tão excepcionalmente pequenas que são difíceis de distinguir nas flutuações de fundo, como tentar determinar se uma vela em uma sala foi apagada usando apenas um termômetro. Outro problema é que os estados quânticos podem mudar quando medidos, simplesmente porque foram medidos. Isso é análogo a fazer um copo de água ferver colocando um termômetro nele. A equipe teve que fazer um termômetro que fosse capaz de medir mudanças muito pequenas sem interferir em nenhum dos estados quânticos que eles planejavam medir.

O doutorando Bayan Karimi trabalha na QTF e na rede de treinamento Marie Curie QuESTech. Seu dispositivo é um calorímetro, que mede o calor em um sistema. Ele usa uma tira de cobre cerca de 1000 vezes mais fina do que um fio de cabelo humano. "Nosso detector absorve radiação dos estados quânticos. Espera-se determinar quanta energia eles têm, e como eles interagem com o ambiente. Há um limite teórico de quão preciso um calorímetro pode ser, e nosso dispositivo agora está atingindo esse limite, "diz Karimi.