Brasil constrói sua primeira armadilha de íons frios para computação quântica

Pesquisadores do Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo (IFSC-USP) conseguiram, pela primeira vez no Brasil, aprisionar íons frios em uma armadilha, utilizando apenas campos elétricos para manter átomos eletricamente carregados confinados em uma região muito pequena do espaço.

O experimento, realizado com íons de estrôncio, representa um passo inicial para o desenvolvimento no país de uma das principais plataformas utilizadas na computação quântica.

O experimento foi liderado por Amilson Rogelso Fritsch, Jovem Pesquisador apoiado pela FAPESP no âmbito do Programa QuTIa, sigla de Quantum Technologies Initiative.

Os resultados foram obtidos apenas 18 meses depois do início do projeto.

“Como os íons possuem carga elétrica, eles podem ser puxados ou empurrados por campos elétricos.

Nossa armadilha gera forças capazes de impedir que eles escapem em qualquer direção.

Isso foi obtido por meio de um campo elétrico que oscila a aproximadamente 18 megahertz, isto é, 18 milhões de vezes por segundo.

A oscilação é tão rápida que os íons simplesmente não conseguem acompanhar as sucessivas mudanças do campo.

O efeito médio das forças mantém as partículas confinadas e alinhadas no eixo central da armadilha”, descreve Fritsch.

O sistema empregado é chamado de “Armadilha de Paul”.

Recebeu esse nome em homenagem ao físico alemão Wolfgang Paul (1913-1993) – que não deve ser confundido com o físico austríaco Wolfgang Pauli (1900-1958), um dos “papas” da teoria quântica.

Na década de 1950, Paul desenvolveu a técnica de confinar partículas carregadas por meio de campos elétricos oscilantes, o que fez com que fosse contemplado, em 1989, com o Prêmio Nobel de Física.

Outra estratégia também empregada no aprisionamento de íons é a "Armadilha de Penning", já utilizada pelo grupo liderado por Claudio Lenz Cesar, professor da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ).

Diferentemente da Armadilha de Paul, a Armadilha de Penning não se baseia em campos elétricos oscilantes, mas, sim, em um campo elétrico estático associado a campo magnético.