Eletrônica

Atomotrônica promete GPS quântico

Atomotrônica promete GPS quântico
Os átomos artificiais são guiados com precisão usando pinças ópticas de laser.[Imagem: Ryu/Boshier (2014)]

Atomotrônica

A mais do que futurística atomotrônica propõe construir circuitos lógicos usando átomos flutuando entre feixes de raios laser, uma espécie de eletrônica sem sólidos.

Em vez de átomos comuns, os físicos têm-se interessado por átomos artificiais, condensados ultrafrios de átomos de rubídio que se comportam como um único objeto quântico - eles são mais conhecidos como condensados de Bose-Einstein.

O maior entrave para que as propostas teóricas tornem-se realidade é que o estado quântico do condensado é delicado demais, e ele se esfacela facilmente.

Folhas de luz

Changhyun Ryu e Malcolm Boshier, do Laboratório Nacional Los Alamos, nos Estados Unidos, encontraram uma maneira de tornar esses átomos artificiais mais estáveis.

Seus circuitos de demonstração foram construídos com dois feixes de laser, que criam uma "folha de luz" horizontal, que funciona como uma placa de circuito impresso, e outra "folha de luz" vertical, que traça o percurso do circuito.

O condensado, formado por cerca de 4.000 átomos de rubídio resfriados até próximo do zero absoluto, é aprisionado no interior dos feixes pelas mesmas forças utilizadas para criar pinças ópticas e raios tratores, que podem manipular partículas muito pequenas. Para criar um análogo à corrente elétrica - uma "corrente atômica" - o condensado é posto em movimento criando as folhas de luz ligeiramente inclinadas.

A equipe conseguiu fazer seus átomos artificiais trilharem rotas seguindo linhas retas, em um círculo e através de uma junção Y - todos os componentes essenciais de um circuito lógico.

Como os circuitos são feitos apenas de luz, eles podem ser reconfigurados à medida em que os átomos se movem, permitindo criar um circuito muito complexo em um espaço muito pequeno, explica Boshier.

GPS quântico

A equipe afirma que, no futuro, circuitos assim poderão ser usados para construir um sistema de navegação capaz de dizer onde você está usando a rotação e a aceleração do condensado para rastrear movimentos a partir de um local anterior conhecido.

Isto poderia funcionar como o qubit de um computador quântico ou ser utilizado como um backup para o GPS na ausência de contato com os satélites.

O Laboratório de Ciência e Tecnologia de Defesa do Reino Unido já está tentando usar esses átomos artificiais para criar um "GPS quântico" para submarinos, mas os esforços ainda estão limitados pela necessidade inicial de miniaturizar a tecnologia.

O emergente campo da atomotrônica possui também algumas propostas de estado sólido, usando qubits no interior de cristais de silício, o que estabelece uma ponte entre a eletrônica e a computação quântica.

Bibliografia:

Integrated coherent matter wave circuits
Changhyun Ryu, Malcolm G. Boshier
arXiv
http://arxiv.org/abs/1410.8814




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