Computação quântica: materiais magnéticos e a próxima revolução tecnológica

A computação quântica promete revolucionar o processamento de informações e a resolução de problemas complexos. Nos últimos anos, ela evoluiu de teoria para experimentos sofisticados.

Empresas e instituições têm investido em protótipos de computadores quânticos para superar a computação clássica. Cientistas recentemente demonstraram a supremacia quântica em tarefas, resolvendo problemas em minutos que levariam bilhões de anos para os supercomputadores atuais.

Um dos desafios centrais é a busca por materiais magnéticos mais estáveis e eficientes.

Bits quânticos: Para entender os computadores quânticos, é importante saber que a unidade de informação chamada qubit permite estar em qualquer combinação de 0 e 1 ao mesmo tempo, resultando em uma capacidade de cálculo exponencialmente maior.

Magnetismo é fundamental para o funcionamento dos qubits, que dependem do spin dos elétrons. Vários tipos de qubits exploram esse magnetismo, como:

• Qubits de Spin: Usam o spin em semicondutores.
• Qubits supercondutores: Utilizados por empresas como IBM e Google.
• Átomos carregados (íons): Manipulados em campos eletromagnéticos.

Desafios dos qubits magnéticos: São sensíveis ao ambiente, levando à decoerência da informação. Além disso, requerem temperaturas baixas para estabilidade.

Novos materiais magnéticos: No laboratório da PUC-Rio, estudamos materiais que mantêm a coerência por mais tempo, como um complexo de cobre. Também investigamos íons de lantanídeos, que têm propriedades quânticas promissoras.

O futuro: Novos materiais podem permitir operar qubits magnéticos em temperaturas mais altas, acelerando sua aplicação. Esses materiais têm versatilidade além da computação quântica, como em armazenamento de dados, refrigeração magnética e medicina.

A interseção entre química, física e tecnologia mostra-se cada vez mais fascinante, abrindo caminho para uma revolução no processamento de informações.

Lívia Batista Lopes Escobar é professora e pesquisadora no Departamento de Química da PUC-Rio.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob licença Creative Commons.