Mágnons: Quasipartícula abre caminho para miniaturizar computadores quânticos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/06/2026

Geometria do experimento: Esferas de 0,3 mm de diâmetro geraram mágnons "quase eternos" em comparação com a tecnologia atual.
[Imagem: Rostyslav O. Serha et al. - 10.1126/sciadv.aee2344]

Magnônica

Uma das promessas para superar os limites da eletrônica atual, incluindo sua sede insaciável por eletricidade, está na magnônica, uma arquitetura baseada em magnetismo que promete processadores 1.000 vezes mais rápidos - e sem esquentar.

Em vez de manipular os elétrons, como se faz na eletrônica, na magnônica o elemento central são os estados magnéticos dos elétrons, ou spins. E, mais especificamente, as ondas geradas por spins que se alternam de forma harmônica. Essas ondas são descritas como quasipartículas, conhecidas como mágnons, e estabelecem uma espécie de elo entre o "eletro" e o "magnetismo" - assim como o spin dos elétrons individuais deu origem à spintrônica, a magnônica cria uma nova tecnologia baseada na manipulação dos mágnons.

Agora, Rostyslav Serha e colegas da Universidade de Viena, na Áustria, conseguiram pela primeira vez criar mágnons com um tempo de vida que permite sua exploração em dispositivos práticos: Em vez dos nanossegundos obtidos nos experimentos até então, Sehra estendeu o tempo de vida dos mágnons em 100 vezes, alcançando até 18 microssegundos.

O impacto é fenomenal: A equipe acredita que essa vida útil abre caminho para se construir um computador quântico do tamanho de uma moeda de um centavo - na verdade, todos os experimentos quânticos passam a ser possíveis em uma escala de miniaturização impossível hoje.

De modo ainda mais substancial, a equipe descobriu que não é uma lei fundamental da física que governa o tempo de vida dos mágnons, sendo sua longevidade tão somente uma questão dos materiais utilizados na sua geração e manipulação.

Já existem protótipos de processadores magnônicos, mas agora seu potencial tornou-se muito maior.
[Imagem: Noura Zenbaa et al. - 10.1038/s41928-024-01333-7]

O que são mágnons

Os mágnons são ondas de magnetização que se propagam através de materiais magnéticos sólidos, de forma semelhante às ondulações que se formam em um lago quando você joga uma pedra nele. Ou seja, ao contrário dos fótons, que se propagam pelo vácuo ou por fibras ópticas, os mágnons se propagam dentro de um sólido magnético.

Uma vantagem em relação à luz é que o comprimento de onda de um mágnon pode ser reduzido à escala nanométrica, o que significa que circuitos magnônicos podem caber dentro de um chip. Além disso, como é uma excitação de um sólido, um mágnon se acopla naturalmente a inúmeras outras quasipartículas fundamentais, como os fônons, os fótons e outras, o que o torna um componente ideal para sistemas quânticos híbridos e para a metrologia.

O avanço fundamental deveu-se à combinação de duas ideias. Primeiro, em vez de mágnons uniformes convencionais, a equipe excitou mágnons de comprimento de onda curto, que são inerentemente insensíveis a defeitos superficiais no cristal - justamente os defeitos que haviam limitado a vida útil em todos os experimentos anteriores. Segundo, os pesquisadores resfriaram esferas ultrapuras de granada de ítrio e ferro (YIG) a apenas 30 milikelvin, uma fração de grau acima do zero absoluto; nesse frio extremo, todos os processos térmicos que normalmente destroem os mágnons são efetivamente congelados.

A criogenia por si só é um fator limitante para a exploração prática da magnônica, mas hoje tanto a computação quântica quanto os mais recentes avanços em metrologia quântica têm sido feitas nesses ambientes, de modo que a limitação não se aplica a esses casos.

Por outro lado, a configuração experimental permitiu demonstrar que a vida útil dos mágnons não é determinada por alguma lei fundamental da natureza, mas pelos traços de impurezas encontradas no material usado. Quanto mais puro o material, maior a sobrevida do mágnon - mesmo a amostra menos pura superou todos os recordes anteriores. Isso significa que o progresso futuro nesta área depende da ciência dos materiais, e não da descoberta de uma nova física, comprovando que o caminho à frente está repleto de possibilidades para a magnônica.

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