Naftalina viabiliza computador quântico a temperatura ambiente

Redação do Site Inovação Tecnológica -  19/07/2016

A naftalina (à esquerda) e o pó resultante de sua queima - esse pó negro mantém os qubits estáveis a temperatura ambiente. [Imagem: Mohammad Choucair]

Cheiro de coisa nova

Nada pode parecer mais contraposto do que a tradicional naftalina, associada com coisas velhas, e os computadores quânticos, associados com o futuro da tecnologia da informação.

Por uma daquelas inexplicáveis ironias da história, contudo, a naftalina pode ser a grande responsável pela viabilização dos computadores quânticos práticos.

Tudo se deve a que, no âmbito da mecânica quântica, as partículas se agitam constantemente e interferem umas com as outras e com o ambiente. Como na computação quântica os dados são guardados nessas partículas, que funcionam como qubits, para manter esses dados estáveis tempo suficiente para que eles sejam usados nos cálculos é necessário "acalmar" as partículas, resfriando-as até próximo do zero absoluto.

Em termos práticos isso significa que um processador quânticopoderá ser pequeno e consumir pouca energia, mas o aparato necessário para que ele funcione poderá se equiparar às instalações milionárias necessárias aos supercomputadores atuais.

Naftalina quântica

É aí que entra a naftalina - mais especificamente, o material resultante da queima do naftaleno. A combustão gera um material à base de carbono, um pó fino que pode ser disperso em solventes como água ou etanol e depositado diretamente sobre uma pastilha de silício - depois de seco e visto ao microscópio o material se transforma em uma série de nanoesferas.

Bálint Náfrádi, da Universidade Politécnica Federal de Lausane, na Suíça, juntamente com colegas da Austrália e da Alemanha, descobriu que esse material consegue manter estáveis os spins dos elétrons em seu interior por até 175 nanossegundos - considera-se que a computação quântica pode se tornar prática a temperatura ambiente com qubits que sejam estáveis por mais do que 100 nanossegundos.

"Isto provavelmente se deve à autodopagem dos elétrons condutores do material e seu confinamento espacial nanométrico. Isto basicamente significa que as nanoesferas podem ser feitas inteiramente de carbono e preservarem suas propriedades eletrônicas únicas," afirmou Mohammad Choucair, membro da equipe.

As nanoesferas de carbono parecem ser responsáveis pelo isolamento do spin dos elétrons, que fica menos sujeito à ação do ambiente. [Imagem: Bálint Náfrádi et al. - 10.1038/ncomms12232]

Novo e velho se juntam no atual

O registro dos dados nas nanoesferas já foi testado com êxito. Agora a equipe planeja construir uma porta lógica quântica que se mantenha funcional a temperatura ambiente, sem qualquer aparato de resfriamento.

"Em princípio, isto poderá abrir o caminho para matrizes de qubits de alta densidade feitas com nanoesferas que sejam integradas nas atuais tecnologias à base de silício ou eletrônica de filmes finos," finalizou Choucair.

Bibliografia:

Room temperature manipulation of long lifetime spins in metallic-like carbon nanospheres
Bálint Náfrádi, Mohammad Choucair, Klaus-Peter Dinse, László Forró
Nature Communications
Vol.: 7, Article number: 12232
DOI: 10.1038/ncomms12232