A computação quântica - considerada a potência das tarefas computacionais - pode ter aplicações em áreas fora da eletrônica pura, de acordo com um pesquisador da Universidade de Pittsburgh e seus colaboradores.
Trabalhando na interface de medição quântica e nanotecnologia, Gurudev Dutt, professor assistente no Departamento de Física e Astronomia de Pitt na Escola de Artes e Ciências Kenneth P. Dietrich, e seus colegas relatam suas descobertas em um artigo publicado online em 18 de dezembro em Nature Nanotechnology . O papel documenta um progresso importante para a realização de um gerador de imagens magnéticas em nanoescala compreendendo elétrons únicos envoltos em um cristal de diamante.
"Pense nisso como um procedimento médico típico - uma imagem de ressonância magnética (MRI) - mas em moléculas individuais ou grupos de moléculas dentro das células em vez do corpo inteiro. As técnicas tradicionais de ressonância magnética não funcionam bem com volumes tão pequenos, portanto, um instrumento deve ser construído para acomodar esse trabalho de alta precisão, "diz Dutt.
Contudo, um desafio significativo surgiu para os pesquisadores que trabalham no problema de construção de tal instrumento:como se mede um campo magnético com precisão usando a ressonância de um único elétron dentro do cristal de diamante? A ressonância é definida como a tendência de um objeto de oscilar com maior energia em uma determinada frequência, e ocorre naturalmente ao nosso redor:por exemplo, com instrumentos musicais, crianças em balanços, e relógios de pêndulo. Dutt diz que as ressonâncias são particularmente poderosas porque permitem que os físicos façam medições sensíveis de quantidades como a força, massa, e campos elétricos e magnéticos. "Mas eles também restringem o campo máximo que se pode medir com precisão."
Na imagem magnética, isso significa que os físicos só podem detectar uma faixa estreita de campos de moléculas próximas à frequência de ressonância do sensor, tornando o processo de imagem mais difícil.
"Pode ser feito, "diz Dutt, "mas requer um processamento de imagem muito sofisticado e outras técnicas para entender o que se está imaginando. Essencialmente, deve-se usar software para corrigir as limitações de hardware, e as varreduras demoram mais e são mais difíceis de interpretar. "
Dutt - trabalhando com o pesquisador de pós-doutorado Ummal Momeen e o estudante de doutorado Naufer Nusran (A &S'08 G), tanto no Departamento de Física e Astronomia de Pitt - usou métodos de computação quântica para contornar a limitação de hardware para visualizar todo o campo magnético. Ao ampliar o campo, os pesquisadores do Pitt melhoraram a proporção entre a força máxima detectável do campo e a precisão do campo por um fator de 10 em comparação com a técnica padrão usada anteriormente. Isso os coloca um passo mais perto de um futuro instrumento de ressonância magnética em nanoescala que poderia estudar propriedades de moléculas, materiais, e células de uma forma não invasiva, exibir onde os átomos estão localizados sem destruí-los; os métodos atuais empregados para este tipo de estudo inevitavelmente destroem as amostras.
"Isso teria um impacto imediato em nossa compreensão dessas moléculas, materiais, ou células vivas e potencialmente nos permitem criar tecnologias melhores, "diz Dutt.
Estes são apenas os resultados iniciais, diz Dutt, e ele espera que mais melhorias sejam feitas com pesquisas adicionais:"Nosso trabalho mostra que os métodos de computação quântica vão além das tecnologias eletrônicas puras e podem resolver problemas que, mais cedo, pareciam ser obstáculos fundamentais para fazer progresso com medições de alta precisão. "
