Computadores modernos usam elétrons para processar informações, mas esse projeto está começando a atingir limites teóricos. No entanto, pode ser possível usar o magnetismo e, assim, manter o desenvolvimento de computadores mais baratos e mais poderosos, graças ao trabalho de cientistas do Instituto Niels Bohr (NBI) e da Universidade de Copenhague. Seu estudo foi publicado na revista Nature Communications .
"A função de um computador envolve o envio de corrente elétrica através de um microchip. Embora a quantidade seja pequena, a corrente não apenas transportará informações, mas também contribuirá para aquecer o chip. Quando você tem um grande número de componentes bem compactados, o calor se torna um problema. Esta é uma das razões pelas quais atingimos o limite de quanto você pode encolher os componentes. Um computador baseado em magnetismo evitaria o problema de superaquecimento", diz o professor Kim Lefmann, Condensed Matter Physics, NBI.

"Nossa descoberta não é uma receita direta para fazer um computador baseado em magnetismo. Em vez disso, revelamos uma propriedade magnética fundamental que você precisa controlar, se quiser projetar um computador desse tipo."

A mecânica quântica interrompe a aceleração

Para compreender a descoberta, é preciso saber que os materiais magnéticos não são necessariamente orientados uniformemente. Em outras palavras, áreas com pólos magnéticos norte e sul podem existir lado a lado. Essas áreas são denominadas domínios, e a fronteira entre um domínio de pólo norte e sul é a parede de domínio.

Embora a parede de domínio não seja um objeto físico, ela possui várias propriedades semelhantes a partículas. É um exemplo do que os físicos chamam de quase-partículas, significando fenômenos virtuais que se assemelham a partículas.

"Está bem estabelecido que se pode mover a posição da parede de domínio aplicando um campo magnético. Inicialmente, a parede reagirá de forma semelhante a um objeto físico que está sujeito à gravidade e acelera até atingir a superfície abaixo. No entanto, outras leis se aplicam ao mundo quântico", explica Kim Lefmann.

"No nível quântico, as partículas não são apenas objetos, elas também são ondas. Isso também se aplica a uma quase-partícula, como uma parede de domínio. As propriedades da onda implicam que a aceleração é desacelerada à medida que a parede interage com os átomos ao redor. . Em breve, a aceleração irá parar totalmente, e a posição da parede começará a oscilar."

A hipótese suíça forneceu inspiração

Um fenômeno semelhante é visto para os elétrons. Aqui, é conhecido como oscilações de Bloch, em homenagem ao físico americano-suíço e ganhador do Prêmio Nobel Felix Bloch, que o descobriu em 1929.

Em 1996, físicos teóricos suíços sugeriram que um paralelo às oscilações de Bloch poderia existir no magnetismo. Agora – pouco mais de um quarto de século depois – Kim Lefmann e seus colegas conseguiram confirmar essa hipótese.

A equipe de pesquisa estudou o movimento de paredes de domínio no material magnético CoCl₂ ∙ 2D₂ O.

"Sabemos há muito tempo que seria possível verificar a hipótese, mas também entendemos que isso exigiria acesso a fontes de nêutrons. Excepcionalmente, os nêutrons reagem a campos magnéticos apesar de não serem eletricamente carregados. Isso os torna ideais para estudos magnéticos", diz Kim Lefmann.

Incentivo à pesquisa em magnetismo

As fontes de nêutrons são instrumentos científicos de larga escala. Em todo o mundo, existem apenas cerca de vinte instalações e a competição pelo tempo de feixe é feroz. A equipe só agora conseguiu obter dados suficientes para satisfazer as Nature Communications editores.

"Tivemos tempo de feixe no NIST nos EUA e no ILL na França, respectivamente. Felizmente, as condições para a pesquisa magnética melhorarão muito à medida que o ESS (European Spallation Source, ed.) se tornar operacional em Lund, Suécia. Não apenas nossas chances para o tempo de feixe se tornará melhor, já que a Dinamarca é co-proprietária da instalação. A qualidade dos resultados se tornará cerca de 100 vezes melhor, porque o ESS será uma fonte de nêutrons extremamente poderosa", diz Kim Lefmann.

Para esclarecer, ele enfatiza que mesmo que a mecânica quântica esteja envolvida, um computador baseado em magnetismo não seria um tipo de computador quântico. "No futuro, espera-se que os computadores quânticos sejam capazes de lidar com tarefas extremamente complicadas. Mas, mesmo assim, ainda precisaremos de computadores convencionais para a computação mais comum. É aqui que os computadores baseados em magnetismo podem se tornar alternativas relevantes tão melhores quanto os computadores atuais. ." + Explorar mais

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