Estudos realizados por pesquisadores dos Câmpus da Unesp de Ilha Solteira e Rio Claro e da Universidade Federal de Uberlândia (UFU) podem levar à detecção de partículas conhecidas como férmions de Majorana. A novidade parece abstrata, mas amplia as perspectivas para o desenvolvimento de computadores quânticos, que teriam condições de resolver problemas insolúveis na computação tradicional.
Há 80 anos, o físico italiano Ettore Majorana propôs a existência de partículas idênticas às suas correspondentes antipartículas, em especial para uma classe de partículas denominadas férmions, que explicam o comportamento ondulatório dos elétrons.
Os conceitos propostos por Majorana foram utilizados em 2001 pelo físico teórico russo Alexei Kitaev, que buscou encontrar uma unidade básica para a computação quântica (bit quântico) capaz de resistir a perturbações externas do meio e garantir, portanto, a realização do computador quântico.
O modelo proposto por Kitaev consiste de um fio finito em uma dimensão, com o sistema no estado supercondutor – em que a corrente elétrica é conduzida sem resistências ou perdas de energia. Quando cada borda do sistema isola um férmion de Majorana, essas partículas efetivas se “enxergam” formando o bit quântico, mas o restante do fio não as “vê”, evitando assim a interferência do meio sobre elas.
NOVA PROPOSTA
No trabalho, que foi destaque de capa do Journal of Applied Physics volume 116, edição 17 de 2014, uma proposta teórica de detecção dos férmions foi apresentada pela equipe brasileira, que é liderada pelos professores Antonio Carlos Ferreira Seridonio, de Ilha Solteira, e Valdeci Mariano de Souza, de Rio Claro. Integram também o grupo o professor Fabrício Macedo de Souza, da UFU, e dois pós-graduandos do Programa de Ciência dos Materiais de Ilha Solteira: o doutorando Fernando Augusto Dessotti e o mestrando Luciano Siliano Ricco, cujo tema de dissertação é o mesmo do artigo publicado.
O artigo propõe o uso de um dispositivo eletrônico composto por dois quantum dots (pontos quânticos que se comportam como átomos artificiais) conectados simultaneamente a terminais metálicos e a um fio de Kitaev suportando “majoranas”.
A pesquisa apoia-se em uma propriedade de simetria verificada em funções matemáticas específicas que descrevem a condutância do sistema, chamadas de funções de Green. (A condutância mede o quanto um sistema é condutor ou isolante de eletricidade.) Foi demonstrado que tal simetria pode ser obtida experimentalmente, tornando-se, portanto útil do ponto de vista de Física Aplicada, uma vez que dada propriedade é capaz de evidenciar um “majorana” isolado. Toda vez que algo é acoplado ao dispositivo (por exemplo, um terceiro ponto quântico ou um “majorana”), tal simetria é quebrada. O “majorana” quebra a simetria de forma peculiar, de modo que sua existência fica assim revelada.
Segundo a equipe, a tecnologia atual permite fazer fios de Kitaev e pontos quânticos. O acoplamento desses dois aparatos ainda não foi realizado, mas, de acordo com os pesquisadores, é uma questão de tempo para que isso se concretize.
Acesse o artigo <http://goo.gl/k4sb85>.