Uma equipe de físicos da Universidade Rice, nos EUA, e da Universidade de Tecnologia de Viena (TU Wien), na Áustria, reúne seu pessoal há mais de 15 anos para descobrir um dilema quântico.

O estudo fez a incrível descoberta do emaranhamento quântico entre “bilhões e bilhões” de elétrons em uma questão quântica crítica – ou um “metal estranho”.

O estudo foi publicado na revista Science.

Pesquisa de quinze anos

A pesquisa estudou o comportamento eletrônico e magnético de um composto de “metal estranho” de itérbio, ródio e silício, à medida que se aproximava e passava por uma transição crítica na fronteira entre duas fases quânticas.

Junichiro Kono (à esquerda) e Qimiao Si no laboratório da Universidade Rice em dezembro de 2019, Foto: Jeff Fitlow / Universidade Rice

Este estudo oferece as evidências fortes e diretas até o momento sobre o papel do envolvimento na criação da criticidade quântica, observou o físico teórico da Universidade Rice e co-autor do estudo, Qimiao Si.

Si afirmou: “Quando pensamos em entrelaçamento quântico, pensamos em pequenas coisas”.

Ele continuou: “Não o associamos a objetos macroscópicos. Mas, em um ponto crítico quântico, as coisas são tão coletivas que temos a chance de ver os efeitos do emaranhamento, mesmo em um filme metálico que contém bilhões e bilhões de mecanismos quânticos”.

Os pesquisadores da Universidade Rice trabalharam ao lado de cientistas da TU Wien para superar vários desafios que o estudo trouxe.

Os pesquisadores da TU Wien desenvolveram uma técnica que envolvia síntese de materiais altamente complexos para criar filmes incrivelmente puros que contêm uma parte de itérbio para cada duas partes de ródio e silício.

Os pesquisadores da Universidade Rice realizaram experimentos de espectroscopia terahertz nesses filmes a temperaturas incrivelmente baixas de até 1,4 Kelvin. Isso significa -271 graus Celsius.

Ex-aluno da Universidade Rice, Xinwei Li, em 2016, com o espectrômetro terahertz que mais tarde usou para medir o emaranhamento nos elétrons de condução que fluem através de um composto de “metal estranho” de itérbio, ródio e silício, Foto: Jeff Fitlow / Universidade Rice

Junichiro Kono, estudante de pós-graduação da Universidade Rice e co-autor do artigo, comentou que “menos de 0,1% da radiação total em terahertz foi transmitida e o sinal, que era a variação da condutividade em função da frequência, foi mais algumas porcentagens”

Kono continuou “Levou muitas horas para obter dados confiáveis em cada temperatura para obter a média de muitas e muitas medições, e foi necessário coletar dados de muitas e muitas temperaturas para provar a existência de escala”.

Foi necessária muita paciência e precisão para este estudo, mas o resultado é impressionante.

Física Silke Bühler-Paschen, da Universidade de Tecnologia de Viena, Foto: Luisa Puiu / TU Wien

Como Si explicou, “o entrelaçamento quântico é a base para o armazenamento e processamento de informações quânticas”.

“Ao mesmo tempo, acredita-se que a criticidade quântica conduz a supercondutividade em alta temperatura. Portanto, nossas descobertas sugerem que a mesma física subjacente – criticidade quântica – pode levar a uma plataforma para informações quânticas e supercondutividade em alta temperatura. Quando alguém contempla essa possibilidade , não se pode deixar de se maravilhar com a maravilha da natureza.” Conclui.

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