Uma equipe de físicos na Áustria transformou ondas magnéticas passageiras em portadoras duradouras de informação quântica, aproximando significativamente a possibilidade de computadores quânticos do tamanho de uma moeda. Os pesquisadores estenderam a vida útil dessas ondas, chamadas magnons, de algumas centenas de nanossegundos para 18 microssegundos, uma melhoria de quase 100 vezes.
O problema dos magnons que atrasou a computação quântica
Magnons são minúsculas ondas de magnetização que se movem através de sólidos magnéticos, semelhantes a ondulações se espalhando por um lago. Diferente dos fótons, que viajam pelo espaço vazio ou fibras ópticas, os magnons ficam dentro de materiais magnéticos. Seus comprimentos de onda podem encolher para apenas alguns nanômetros, o que significa que circuitos construídos a partir deles poderiam caber em chips não maiores que os já encontrados em smartphones.
Por anos, o maior obstáculo era sua vida útil extremamente curta. Os magnons sobreviviam por apenas algumas centenas de nanossegundos, desaparecendo rápido demais para armazenar ou transferir informação quântica de forma confiável. O novo estudo, liderado por Andrii Chumak na Universidade de Viena e publicado na Science Advances, muda completamente esse quadro.
Como os pesquisadores fizeram os magnons durarem quase 100 vezes mais
O avanço veio da combinação de duas técnicas. Primeiro, em vez de usar magnons uniformes convencionais, a equipe gerou magnons de comprimento de onda curto. Estes são naturalmente menos sensíveis a pequenos defeitos na superfície do cristal, que encurtavam a vida útil dos magnons em experimentos anteriores. Segundo, os pesquisadores refinaram o próprio material.
Eles descobriram que a principal limitação na vida útil dos magnons não é uma lei fundamental da física, mas a pureza do material pelo qual os magnons viajam. Isso significa que melhorias futuras podem vir de uma fabricação melhor, em vez de descobertas totalmente novas.
Com vidas úteis agora chegando a 18 microssegundos, os magnons se aproximam das escalas de tempo necessárias para tecnologias quânticas práticas. Seu desempenho agora se compara ao dos qubits supercondutores usados nos processadores quânticos líderes atuais. Os magnons também interagem naturalmente com outras quasipartículas fundamentais, incluindo fônons e fótons, tornando-os blocos de construção atraentes para sistemas quânticos híbridos e metrologia quântica.
O avanço pode eventualmente ajudar a criar computadores quânticos ultracompactos, potencialmente tão pequenos quanto uma moeda de 1 centavo. Para pesquisadores locais e a comunidade mais ampla de físicos na Áustria, a descoberta reformula o desafio pela frente: o caminho para computadores quânticos menores agora depende mais da engenharia de materiais do que de reescrever as regras da física.
