Energia

Inventado capacitor de fluxo de "De Volta Para o Futuro"

Capacitor de fluxo de De Volta Para o Futuro é inventado
O projeto e o capacitor de fluxo projetado pelo Dr. Doc Brown. [Imagem: Universal Pictures/Divulgação]

Capacitor de fluxo

Em De Volta Para o Futuro, o cientista Emmett Brown cria uma máquina do tempo que funciona com base em um dispositivo que ele batizou de capacitor de fluxo.

Agora, um grupo de físicos australianos e suíços projetou um dispositivo que usa o tunelamento quântico do fluxo magnético em torno de um capacitor - ou seja, um capacitor de fluxo.

E, mais do que curiosamente, o dispositivo funciona de uma forma que essencialmente rompe a simetria da inversão do tempo - em outras palavras, ele quebra a famosa seta do tempo.

Mesmo assim ele não vai servir para viajar no tempo, mas terá amplas aplicações tecnológicas, das telecomunicações e dos radares à computação quântica.

Circulador supercondutor

Os capacitores de fluxo projetados pela equipe são essencialmente "circuladores eletrônicos", dispositivos que controlam a direção na qual sinais de micro-ondas ou outras frequências se movem.

"Nós propusemos dois possíveis circuitos diferentes, um dos quais se assemelha ao icônico design de três pontas do capacitor de fluxo cinematográfico.

"Nele, 'tubos' quânticos de fluxo magnético podem se mover em torno de um capacitor central por um processo conhecido como tunelamento quântico, onde eles superam obstáculos insuperáveis classicamente," explicou o professor Jared Cole, da Universidade RMIT, na Austrália.

O dispositivo é construído a partir de um supercondutor, no qual a eletricidade pode fluir sem resistência elétrica, tornando os fenômenos quânticos passíveis de serem explorados de forma controlada.

Capacitor de fluxo de De Volta Para o Futuro é inventado
Esquema do capacitor do fluxo real (esquerda) e seu desenho sobreposto ao capacitor de fluxo do filme "De Volta Para o Futuro" (direita). [Imagem: Clemens Müller et al. (2018)]

Quebra da simetria da reversão do tempo

A quebra da simetria da reversão do tempo, que neste caso ocorre pela combinação dos campos magnéticos e das cargas elétricas, significa que a seta do tempo - o tempo fluindo do passado rumo ao futuro - deixa de ser relevante, de modo que o reverso de qualquer processo possível também se torna possível.

No ano passado, uma equipe brasileira demonstrou esse efeito de fazer o tempo andar para trás usando um fluxo de calor.

"Infelizmente, esse efeito não nos permite viajar de volta no tempo," explica o pesquisador Tom Stace, da Universidade de Queensland, na Austrália. "Em vez disso, ele significa que os sinais circulam pelo circuito em apenas uma direção, muito parecidos com carros em uma rotatória."

Aplicações do capacitor de fluxo

O capacitor de fluxo poderá ser usado, por exemplo, para isolar as partes de um aparato experimental umas das outras, o que é essencial quando as partes individuais são sistemas quânticos extremamente sensíveis, como qubits.

Isso pode tornar o dispositivo um componente crucial para os computadores quânticos, que sofrem com a perda de dados dos qubits justamente porque qualquer coisa no ambiente afeta seus dados, levando a um processo chamado decoerência.

"Nossa pesquisa dá um passo importante no sentido de escalonar essa tecnologia, quando os pesquisadores precisam direcionar com precisão os sinais de controle e de medição no interior de um computador quântico," disse Clemens Mueller, do ETH de Zurique, na Suíça.

No curto prazo, o dispositivo poderá encontrar aplicação também no desenvolvimento de melhores antenas de telefonia móvel, Wi-Fi e radar, permitindo filtrar melhor as frequências e eliminar ruídos.

Bibliografia:

Breaking time-reversal symmetry with a superconducting flux capacitor
Clemens Müller, Shengwei Guan, Nicolas Vogt, Jared H. Cole, Thomas M. Stace
Physical Review Letters
Vol.: 120, 213602
DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.213602
https://arxiv.org/abs/1709.09826




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