Nobel de Física 2023: Descobertas de Propriedades Quânticas em Sistemas Macroscópicos

Nobel de Física 2023: Avanços em Mecânica Quântica e Supercondutividade

Em 2023, no centenário da mecânica quântica, o Nobel de Física foi concedido a três renomados pesquisadores que expandiram esse campo nos anos 80. O prêmio foi para John Clarke, Michel Devoret e John Martinis, todos ligados à Universidade da Califórnia, reconhecendo seus experimentos que demonstraram propriedades quânticas em sistemas macroscópicos.

Contribuições Significativas para a Mecânica Quântica

Os físicos realizaram experimentos em 1984 e 1985, revelando que efeitos quânticos, antes considerados restritos ao mundo atômico, podiam ser observados em circuitos eletrônicos em escalas maiores. Esse trabalho pioneiro levou à medição do tunelamento quântico em circuitos supercondutores, permitindo a passagem de corrente elétrica sem resistência, essencial para avanços em computação quântica.

Prêmios e Reconhecimentos

Os laureados dividirão 11 milhões de coroas suecas (aproximadamente R$ 6,23 milhões). Em suas investigações, eles observaram a capacidade de sistemas eletrônicos macroscópicos de absorver e emitir energia em quantidades discretas, alinhadas com a mecânica quântica.

A Base Teórica

Os experimentos em Berkeley foram fundamentados em uma proposta teórica de 1981, desenvolvida pelo físico brasileiro Amir Caldeira e seu orientador, Anthony Leggett. Sua pesquisa abordou como interações com o ambiente podem dissipar propriedades quânticas, estabelecendo a base para os experimentos que levaram ao Nobel.

Fenômenos do Tunelamento Quântico

O tunelamento quântico permite que partículas ultrapassem barreiras energéticas, desafiando a física clássica. Clarke, Devoret e Martinis documentaram esse fenômeno em um circuito supercondutor de 1 centímetro, utilizando junções Josephson para investigar a diferença de fase entre os lados da barreira.

Importância dos Pares de Cooper

Os pares de Cooper, essenciais para a supercondutividade, demonstram como elétrons podem se mover sincronizadamente. A presença desses pares em um material supercondutor indica que as propriedades quânticas estão em ação. O controle do tunelamento pode criar mecanismos que modulam o estado quântico de partículas, um passo vital para a evolução da computação quântica.

Desafios Futuros

Com o aumento do número de partículas, manter as propriedades quânticas torna-se mais desafiador. Luiz Davidovich, da UFRJ, enfatiza a complexidade de observar comportamentos quânticos em escalas maiores. Rodrigo Benevides, do IF-USP, destaca que a pesquisa em tecnologias quânticas ainda necessita de desenvolvimento antes que os computadores quânticos se tornem parte do cotidiano.

O Nobel de Física 2023 não apenas celebra os avanços na mecânica quântica, mas também aponta para o futuro promissor da computação quântica e suas aplicações na tecnologia contemporânea.

Informações da Agência FAPESP