Um estudo publicado na revista Nature, que foi conduzido pelo Google e pelas universidades de Munique, na Alemanha, e Princeton, nos EUA, conseguiu simular um estado da matéria que ainda não pode ser observado na vida real. A pesquisa é um avanço significativo para o desenvolvimento de materiais que possam dissipar menos calor na condução de energia e informações.
A simulação é uma tentativa de estudar as características de um material quando submetido a uma intensa manipulação de condições, chamada de Floquet. No estudo do Google, os átomos são estimulados a se comportarem de forma desordenada, bagunçando o padrão de arranjo que determinam quando um material é sólido ou líquido, por exemplo. Essa desordem faz com que os átomos sejam obrigados a se organizar de maneiras diferentes das que já existem em busca do equilíbrio, formando um novo estado da matéria.
A pesquisa foi feita em computadores quânticos do Google com os processadores Sycamore e Willow, usando até 58 qubits, e conseguiu simular com sucesso a situação em que a perturbação de moléculas forçou um novo estado. Na computação quântica, as informações são armazenadas e processadas por qubits, ou bits quânticos. Ao contrário da computação clássica de PCs e smartphones, cujo bit pode ser processado por 0 ou por 1, o qubit expressa o 0 e o 1 ao mesmo tempo por um fenômeno chamado superposição.
O artigo, publicado em setembro desse ano, não é o primeiro em que cientistas usam um computador quântico para simular um estado da matéria inexistente. Outros estudos em anos anteriores já demonstraram que é possível utilizar chips quânticos para forçar moléculas a adotarem um estado da matéria que ainda não existe, como o paper apresentado pela Universidade de Harvard, pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT) e pela Cornell, todas nos EUA.
A pesquisa do Google, porém, é considerada uma das mais complexas já realizadas até o momento, por aplicar a simulação de átomos extremamente emaranhados – o que faz com que o rearranjo da sua estrutura seja mais difícil de ser atingido.
“Fases de não equilíbrio altamente entrelaçadas são notoriamente difíceis de simular com computadores clássicos”, diz a primeira autora, Melissa Will, estudante de doutorado do Departamento de Física da Escola de Ciências Naturais da Universidade de Munique. “Nossos resultados mostram que os processadores quânticos não são apenas dispositivos computacionais – eles são plataformas experimentais poderosas para descobrir e investigar estados da matéria totalmente novos”.
Em fevereiro deste ano, um trabalho da Microsoft afirmou ter construído um qubit que atingiu um quarto estado da matéria, mas o estudo foi recebido com ceticismo pela comunidade científica. Na época, pesquisadores afirmaram que a empresa não ofereceu evidências suficientes para atestar a veracidade do estudo e que não foi possível verificar se a Microsoft tinha, de fato, construído o qubit.
O estudo do Google, porém, foi acolhido com mais credibilidade, afirma Bárbara Amaral, pesquisadora de informação quântica do Instituto de Física da Universidade de São Paulo. Para ela, a diferença entre a criação e a simulação é o que, neste momento, faz com que a pesquisa seja crível para a comunidade científica.
“No paper da Microsoft, o que eles prometiam era fazer experimentalmente esses estados topológicos da matéria e usar o estado como um qubit. Era um trabalho experimental. No trabalho (do Google) o que eles fazem é usar o computador quântico para simular o comportamento de um material que exibe fases topológicas. Eles não estão criando esses materiais, como a Microsoft disse que fez, estão usando um computador quântico para simular como seria o comportamento do material”, explica Barbara.
