Se pudermos aproveita¡-lo, a tecnologia qua¢ntica promete novas possibilidades fanta¡sticas. Mas, primeiro, os cientistas precisam persuadir os sistemas qua¢nticos a permanecerem presos por mais do que alguns milionanãsimos de segundo.

Uma equipe de cientistas da Escola Pritzker de Engenharia Molecular da Universidade de Chicago anunciou a descoberta de uma modificação simples que permite que os sistemas qua¢nticos permanea§am operacionais - ou "coerentes" - 10.000 vezes mais do que antes. Embora os cientistas tenham testado sua técnica em uma classe particular de sistemas qua¢nticos chamados qubits de estado sãolido, eles acham que deveria ser aplica¡vel a muitos outros tipos de sistemas qua¢nticos e poderia, assim, revolucionar a comunicação qua¢ntica, computação e detecção.

O estudo foi publicado em 13 de agosto na revista Science .

"Esta descoberta estabelece as bases para novos e estimulantes caminhos de pesquisa na ciência qua¢ntica", disse o autor principal do estudo David Awschalom, o professor da familia Liew em Engenharia Molecular, cientista saªnior do Argonne National Laboratory e diretor do Chicago Quantum Exchange. "A ampla aplicabilidade desta descoberta, juntamente com uma implementação incrivelmente simples, permite que esta coeraªncia robusta tenha impacto em muitos aspectos da engenharia qua¢ntica. Ela permite novas oportunidades de pesquisa antes consideradas impratica¡veis."

Noníveldos a¡tomos, o mundo opera de acordo com as regras da meca¢nica qua¢ntica - muito diferente do que vemos ao nosso redor em nossa vida dia¡ria. Essas regras diferentes podem se traduzir em tecnologia como redes virtualmente intranspona­veis ou computadores extremamente poderosos; o Departamento de Energia dos EUA divulgou um projeto para a futura internet qua¢ntica em um evento em UChicago em 23 de julho. Mas os desafios fundamentais da engenharia permanecem: os estados qua¢nticos precisam de um espaço extremamente silencioso e esta¡vel para operar, pois são facilmente perturbados pelo rua­do de fundo proveniente de vibrações,mudanças de temperatura ou campos eletromagnanãticos dispersos .

Assim, os cientistas tentam encontrar maneiras de manter o sistema coerente o ma¡ximo possí­vel. Uma abordagem comum éisolar fisicamente o sistema de ambientes barulhentos, mas isso pode ser pesado e complexo. Outra técnica envolve fazer todos os materiais o mais puros possí­vel, o que pode ser caro. Os cientistas da UChicago tomaram uma atitude diferente.

"Com essa abordagem, não tentamos eliminar o rua­do ao redor; em vez disso," enganamos "o sistema fazendo-o pensar que ele não experimenta o rua­do", disse o pesquisador de pa³s-doutorado Kevin Miao, o primeiro autor do artigo.

Junto com os pulsos eletromagnanãticos usuais usados ​​para controlar sistemas qua¢nticos, a equipe aplicou um campo magnético alternado conta­nuo adicional. Ao ajustar precisamente este campo, os cientistas poderiam girar rapidamente os spins do elanãtron e permitir que o sistema "desligasse" o resto do rua­do.

"Para ter uma noção do princa­pio, écomo sentar em um carrossel com as pessoas gritando ao seu redor", explicou Miao. "Quando o passeio estãoparado, vocêpode ouvi-los perfeitamente, mas se vocêestiver girando rapidamente, o rua­do se transforma em um fundo."

Essa pequena mudança permitiu que o sistema permanecesse coerente por até22 milissegundos, quatro ordens de magnitude maior do que sem a modificação - e muito mais tempo do que qualquer sistema de spin eletra´nico relatado anteriormente. (Para efeito de comparação, um piscar de olhos leva cerca de 350 milissegundos). O sistema écapaz de desligar quase completamente algumas formas de flutuações de temperatura, vibrações físicas e rua­do eletromagnanãtico, que geralmente destroem a coeraªncia qua¢ntica.

A solução simples pode desbloquear descobertas em praticamente todas as áreas da tecnologia qua¢ntica, disseram os cientistas.

"Essa abordagem cria um caminho para a escalabilidade", disse Awschalom. "Isso deve tornar prático o armazenamento de informações qua¢nticas no spin do elanãtron. Os tempos de armazenamento estendidos permitira£o operações mais complexas em computadores qua¢nticos e permitir que as informações qua¢nticas transmitidas de dispositivos baseados em spin viajem distâncias mais longas em redes."

Embora seus testes tenham sido executados em um sistema qua¢ntico de estado sãolido usando carboneto de sila­cio , os cientistas acreditam que a técnica deve ter efeitos semelhantes em outros tipos de sistemas qua¢nticos, como bits qua¢nticos supercondutores e sistemas qua¢nticos moleculares. Estenívelde versatilidade éincomum para uma inovação de engenharia.

"Ha¡ muitos candidatos a  tecnologia qua¢ntica que foram deixados de lado porque não conseguiam manter a coeraªncia qua¢ntica por longos períodos de tempo", disse Miao. "Eles poderiam ser reavaliados agora que temos essa maneira de melhorar macia§amente a coeraªncia.

"A melhor parte éque éincrivelmente fa¡cil de fazer", acrescentou. "A ciência por trás disso écomplexa, mas a loga­stica de adicionar um campo magnético alternado émuito simples."