Imagem: Arranjo de quatro spins quânticos entre dois reservatórios térmicos permite medir a interação desconhecida, Jx. Crédito: © 2022 American Physical Society
Um trio de pesquisadores da Europa e do Brasil propôs um novo tipo de dispositivo de medição quântica, uma versão análoga ao aparelho clássico conhecido como ponte de Wheatstone, usado desde 1833 para medir resistências elétricas desconhecidas em circuitos elétricos.
A nova versão quântica da ponte de Wheatstone pode ser construída a partir de vários tipos diferentes de sistemas quânticos atualmente em desenvolvimento científico e tecnológico, com aplicações em metrologia e sensores quânticos.
“A ponte de Wheatstone é um dispositivo clássico que usa uma resistência elétrica ajustável e um galvanômetro para determinar uma resistência desconhecida no circuito”, explica no vídeo o físico Alan Costa dos Santos, pesquisador associado à Universidade de Estocolmo, Suécia, e à Universidade Federal de São Carlos (Ufscar), em São Paulo. Santos participou do estudo publicado em junho na revista Physics Review Letters, junto com o doutor Kasper Poulsen e o professor Nikolaj Zinner, da Universidade de Aarhus, Dinamarca. “Mostramos como uma cadeia de spins acoplada a dois banhos térmicos poderia funcionar como uma versão quântica da ponte de Wheatstone, determinando uma interação desconhecida no sistema.”
“Como aplicação de nosso trabalho, mostramos como mapear o nosso dispositivo genérico, em um sistema de qubits (bit quânticos) supercondutores”, diz Santos. “Nesse caso, usamos interações entre os qubits na forma de acoplamentos capacitivos para determinar a interação desconhecida entre dois qubits.”
Santos explica que, para funcionar, os componente do dispositivo precisam estar em um estado de emaranhamento quântico, um tipo de correlação impossível de se obter em sistemas clássicos. “Por isso consideramos esse dispositivo como genuinamente quântico”, afirma.
O trabalho foi realizado com apoio financeiro da agência dinamarquesa DF F, e pela brasileira FAPESP.
Artigo científico
Quantum Wheatstone Bridge Kasper Poulsen, Alan C. Santos e Nikolaj T. Zinner