Menor energia já medida permitirá contar fótons um por um

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/05/2026

O pulso de zeptojoule viaja através de uma combinação de metais supercondutores e metais comuns.
[Imagem: Ella Maru Studio]

Frações de joule

Cientistas obtiveram um marco na mensuração da energia: Eles mediram uma energia abaixo de um zeptojoule, mais especificamente 0,83 zeptojoule, ou 830 ioctojoules.

O prefixo zepto equivale a 10^-21, o que é difícil até de imaginar: É mais ou menos o suficiente para empurrar um glóbulo vermelho por um espaço de 1 nanômetro. A sequência das frações da unidade é mili, micro, nano, pico, femto, atto, zepto e iocto. Isso também leva nossa capacidade de medir energia ao mesmo nível da capacidade atual de medir o tempo, já que os relógios atômicos já medem zeptossegundos.

A unidade medida, o joule, é a quantidade de energia gasta quando uma força de 1 newton (força necessária para acelerar uma massa de 1 quilograma a 1 metro por segundo ao quadrado) desloca um objeto por uma distância de 1 metro, ou a energia transferida em 1 segundo por uma potência de 1 watt.

Estudar os fundamentos da mecânica quântica exige capacidade de fazer medições minúsculas. Por isso, os cientistas estão constantemente empenhados em obter resoluções mais precisas para medir, quantificar e controlar esses fundamentos, como os fótons que transportam luz e não têm massa a menos que estejam em movimento. Quanto mais precisa for a medição, maiores serão as possibilidades de desenvolvimento de tecnologias quânticas e fotônicas mais avançadas, ou a capacidade de detectar partículas ainda desconhecidas.

Calorímetro

András Gunyhó e colegas da Universidade Aalto, na Finlândia, usaram um calorímetro, um tipo de sensor de energia ultrassensível baseado em calor, projetado para mensurar as trocas de energia entre corpos ou sistemas quando essas trocas se dão na forma de calor.

O aparato dispara um pulso de micro-ondas em direção a um sensor composto por dois tipos diferentes de metais: Metais supercondutores, onde o pulso se propaga livremente, e condutores comuns, que oferecem resistência ao fóton.

"Essa combinação de metais torna a supercondutividade um fenômeno tão frágil que ela enfraquece imediatamente se a temperatura no condutor ultrafrio subir um pouco. Isso a torna uma configuração extremamente sensível," explicou o professor Mikko Mottonen, cuja equipe vem batendo recordes na detecção de calor há mais de uma década.

Após fazer todas as otimizações ao seu alcance, a equipe leu o resultado final, que mostrou o sistema detectando um pulso eletromagnético de 0,83 zeptojoule - você também pode pensar em termos de pegar um bilionésimo de joule e depois pegar um trilionésimo desse bilionésimo. O resultado é inédito no mundo para dispositivos de medição calorimétrica, considerados alguns dos mais sensíveis existentes.

O equipamento é compacto, permitindo sua integração a coisas como computadores quânticos ou sensores astronômicos.
[Imagem: András Márton Gunyhó et al. - 10.1038/s41928-026-01615-2]

Qubits e áxions

Este novo equipamento abre caminho para a contagem de fótons individuais, uma sensibilidade desejada há muito tempo, não apenas na tecnologia quântica, mas também em áreas como a astrofísica.

"Queremos tornar este sistema capaz de medir sinais de entrada com um tempo de chegada arbitrário, o que é importante para coisas como detectar áxions de matéria escura no espaço, quando não se tem ideia de quando eles podem chegar ao sistema," disse Mottonen. Os hipotéticos áxions são candidatos a partículas da matéria escura.

E, como o calorímetro pode ser integrado a uma variedade de configurações de medição, ele poderá ser usado na computação quântica.

"Um calorímetro opera nas mesmas temperaturas de milikelvin que os qubits requerem. Isso introduz menos perturbação no sistema, já que não precisamos aquecer o dispositivo a uma temperatura elevada nem amplificar o sinal de medição do qubit para obter um resultado. No futuro, nosso dispositivo poderá ser um componente para leitura de qubits em computadores quânticos, por exemplo," concluiu Mottonen.

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