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Cientistas criam moléculas luminosas que se parecem com um sabre de luz

Pela primeira vez, pesquisadores conseguem juntar fótons, partículas essenciais da luz, formando uma molécula

Pesquisadores da Universidade Harvard e do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos, conseguiram unir fótons, partículas essenciais da luz, para formar moléculas – o que até então era algo puramente teórico. O resultado foi uma luminosidade parecida com os sabres de luz, armas que aparecem nos filmes Guerra nas Estrelas (Star Wars), de George Lucas.

CONHEÇA A PESQUISA

Título original: Attractive photons in a quantum nonlinear medium

Onde foi divulgada: periódico Nature

Quem fez: Ofer Firstenberg, Thibault Peyronel, Qi-Yu Liang, Alexey V. Gorshkov, Mikhail D. Lukin e Vladan Vuletić

Instituição: Universidade Harvard, EUA, e outras

Resultado: Os pesquisadores conseguiram unir fótons, partículas que formam a luz, em uma molécula luminosa.

A descoberta vai contra o conhecimento atual sobre a natureza da luz. Isso porque os fótons são considerados partículas sem massa, que não interagem uns com os outros. Um exemplo disso é o fato de que, ao cruzar dois feixes de luz, eles apenas passam um pelo outro, sem que nada aconteça. Porém o novo estudo mostra que a união dessas partículas, que deu origem às “moléculas de fótons”, gera um tipo diferente de luminosidade que, segundo os pesquisadores, se parece com a famosa arma do cinema. A pesquisa foi publicada online da revista Nature, na semana passada.

“O que nós fizemos foi criar um meio especial no qual os fótons interagem tão fortemente que eles começam a agir como se tivessem massa e se juntam, formando moléculas. Esse tipo de ligação de fótons foi discutido teoricamente por um tempo, mas até agora não havia sido observado”, afirma Mikhail Lukin, professor de física da Universidade Harvard e um dos autores do estudo.

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Para conseguir esse efeito, os pesquisadores fizeram os fótons atravessarem uma câmara de vácuo em temperatura próxima do zero absoluto (-273 graus Celsius) preenchida por átomos de rubídio. Ao atravessar este ambiente, os fótons transferiam energia para os átomos, perdendo velocidade e, ao sair dessa “nuvem de átomos”, os fótons estavam juntos, formando uma molécula.

“É uma interação entre fótons mediada por átomos. Isso faz com que esses dois fótons se comportem como uma molécula, e quando eles saem da câmara eles são muito mais propensos a estarem juntos do que separados”, explica Lukin.

Uma das possíveis aplicações dessa descoberta é na área de computação quântica, mas por enquanto, trata-se de uma prova de conceito. “Nós fazemos isso por diversão, e porque estamos expandindo as barreiras da ciência”, diz o pesquisador.

Saiba mais

COMPUTADOR QUÂNTICO

Ao contrário da física clássica, onde os conceitos de onda e partícula estão separados, no universo quântico são as duas faces de um mesmo fenômeno, uma propriedade que, teoricamente, permite multiplicar as capacidades dos computadores. A parte da informação mais básica que um computador atual pode entender é um bit. Este é um dígito binário ou de dois valores, isto é, 0 ou 1, que também é uma unidade de medida no computador que designa a quantidade elementar de informação. No mundo quântico, esta unidade básica, chamada qubit, pode ter valor 0 ou 1 como um bit, mas também possuir os dois valores ao mesmo tempo, uma estrutura descrita como “superposição”. Esta característica, em teoria, permitirá aos computadores quânticos realizar milhões de cálculos simultaneamente. Atualmente, as unidades informáticas de maior desempenho podem decifrar um número de até 150 cifras, mas um número de 1.000 dígitos requereria praticamente toda a potência de cálculo disponível no mundo, enquanto que um computador quântico o faria em apenas algumas horas.