Pesquisadores do MIT desenvolveram uma plataforma escalável que supera um dos maiores obstáculos para a aplicação de tecnologias quânticas no mundo real: a necessidade de frio extremo. A equipe criou um dispositivo eletrônico capaz de gerar pares de ondas de rádio altamente correlacionadas em temperatura ambiente, uma capacidade até então restrita a laboratórios com equipamentos de criogenia caros e volumosos.
O avanço, detalhado em artigo na revista Nature Electronics, representa um passo fundamental para viabilizar sistemas de comunicação segura e sensores de alta precisão baseados em princípios quânticos. A inovação desloca a tecnologia de circuitos supercondutores, que operam perto do zero absoluto (-273 °C), para um sistema baseado em filmes magnéticos. A leitura é que essa mudança de paradigma pode acelerar o desenvolvimento e reduzir drasticamente os custos de uma nova geração de dispositivos.
Da criogenia ao chip magnético
Até hoje, a geração de fótons de micro-ondas correlacionados — partículas de luz que formam a base de sinais sem fio — dependia de um componente chamado junção de Josephson, um elemento de circuitos supercondutores. O processo funciona, mas sua exigência de resfriamento extremo o torna impraticável para uso comercial ou em campo. A solução do MIT contorna essa barreira ao utilizar um dispositivo de estado sólido que cabe em um chip.
O sistema emprega um filme magnético dentro de um ressonador de micro-ondas, uma cavidade metálica que aprisiona energia eletromagnética. Ao interagir com a energia, o filme divide um sinal de entrada em dois sinais de saída perfeitamente sincronizados, mas com frequências distintas. O mecanismo se baseia em “mágons”, pacotes de energia magnética. O acoplamento entre os mágons e os fótons de micro-ondas gera ondas híbridas que produzem os sinais correlacionados. Individualmente, cada sinal parece aleatório, mas sua relação de fase permanece estritamente ligada.
As fronteiras da comunicação segura
Essa correlação é a chave para a aplicação em segurança. Em uma demonstração, os pesquisadores codificaram uma imagem em um dos sinais. A informação só pôde ser recuperada com o uso do seu sinal “parceiro” como uma chave de decodificação. Para um agente externo tentando interceptar a comunicação, o sinal seria indecifrável, pois suas propriedades parecem aleatórias sem a contraparte correspondente. Isso abre a porta para um nível de segurança embutido no próprio hardware, não apenas no software.
As implicações, no entanto, vão além da comunicação segura. A tecnologia pode ser a base para o chamado “radar quântico”, capaz de detectar sinais extremamente fracos, e para sensores de altíssima precisão. Outra área promissora é a de simuladores quânticos, computadores especializados em modelar interações complexas de partículas subatômicas. Ao tornar a geração de sinais correlacionados um processo de temperatura ambiente, o custo e a complexidade para construir esses simuladores — essenciais para a descoberta de novos materiais e fármacos — podem ser significativamente reduzidos.
O caminho da prova de conceito para um produto final é longo e exigirá o desenvolvimento de uma arquitetura escalável. Contudo, o trabalho do MIT remove uma barreira fundamental que mantinha essas tecnologias presas a ambientes de pesquisa. A transição do laboratório para o mundo real parece, agora, um pouco mais próxima.
Com reportagem de Brazil Valley
Source · MIT News
