Nobel de Física reconhece avanço na computação quântica

O Prêmio Nobel de Física de 2025 foi concedido ao britânico John Clarke, ao francês Michel Devoret e ao americano John Martinis pela “pela descoberta do efeito túnel macroscópico da mecânica quântica e da quantização da energia em um circuito elétrico”, anunciou a Real Academia Sueca de Ciências nesta terça-feira (07/10), em Estocolmo.

O trio está baseado nos Estados Unidos. Sua pesquisa abriu caminhos para as tecnologias de base da computação quântica, de sensores de precisão e da criptografia avançada.

A mecânica quântica permite que uma partícula atravesse diretamente uma barreira, utilizando um processo denominado tunelamento. Mas quando se trata de um grande número de partículas, os efeitos da mecânica quântica tornam-se insignificantes, explica a Real Academia Sueca de Ciências, como quando uma bola bate em uma parede e não é capaz de atravessá-la.

Os pesquisadores utilizaram uma série de experimentos na década de 1980 para demonstrar que essas propriedades do mundo quântico podem ser aplicadas em uma escala macroscópica por meio de supercondutores. A descoberta se tornou a base para o desenvolvimento de tecnologias quânticas presentes nos microchips dos computadores e celulares, por exemplo.

“O Prêmio Nobel de Física deste ano proporcionou oportunidades para o desenvolvimento da próxima geração de tecnologia quântica, incluindo criptografia quântica, computadores quânticos e sensores quânticos”, dizem os organizadores. Os laureados “contribuíram tanto para benefícios práticos em laboratórios de física quanto para o fornecimento de novas informações para a compreensão teórica do nosso mundo físico”, completou.

Os laureados da Universidade da Califórnia vão receber um prêmio em dinheiro de 11 milhões de coroas suecas (R$ 6,1 milhões).

Entenda a aplicação da pesquisa dos laureados

A pesquisa de Clarke, Devoret e Martinis foi realizada entre 1984 e 1985 na Universidade da Califórnia. Eles construíram um circuito elétrico com dois supercondutores, usados para conduzir uma corrente elétrica sem resistência. O circuito era dividido por uma camada fina de material que não conduzia eletricidade. Apesar da separação, eles conseguiram mostrar que todas as partículas se comportavam em uníssono, como se fossem uma única partícula.

O conceito de tunelamento já era conhecido anteriormente, mas o avanço dos pesquisadores foi conseguir ampliar sua escala de forma inédita. “Outros tipos de efeitos quânticos demonstrados em escala macroscópica são compostos por muitas pequenas partes individuais e suas propriedades quânticas separadas. Os componentes microscópicos são então combinados para gerar fenômenos macroscópicos, como lasers, supercondutores e líquidos superfluídos”, explica a Academia.

No entanto, ao contrário, o trabalho dos laureados criou um efeito macroscópico, ou seja, uma tensão mensurável, a partir de um estado inicial que é também macroscópico. O fato desta medição ser considerada antes absurda, levou a pesquisa a ser comparada ao paradoxo do “Gato de Schrödinger”.

Esse tipo de estado quântico macroscópico oferece um novo potencial para experimentos, diz a Academia, pois pode ser considerado como um átomo artificial em grande escala, usado para simular outros sistemas quânticos e auxiliar na compreensão deles.

Um exemplo desta aplicação foi posteriormente realizado por Martinis, quando utilizou a quantização de energia que ele e os outros dois laureados haviam demonstrado. O americano criou um circuito com estados quantizados como unidades portadoras de informação, os bits quânticos, também chamados de qubits. O estado de energia mais baixo e o primeiro nível acima funcionavam como 0 e 1, respectivamente. Circuitos supercondutores como este são uma das técnicas exploradas para construir protótipos de computadores quânticos.

Mais de mil laureados em 123 anos

Em 2024, o Nobel de Física foi concedido ao americano John Hopfield e o canadense Geoffrey Hinton, por “descobertas e invenções fundamentais que possibilitam o aprendizado de máquina (machine learning) com redes neuronais artificiais”.

Em 2023, o prestigioso prêmio da física foi para três cientistas: a franco-sueca Anne L’Huillier, o francês Pierre Agostini e Ferenc Krausz, de origem húngara. Juntos, eles proporcionaram a primeira visão, de uma fração de segundo, no mundo superveloz dos elétrons, através de pulsos luminosos extremamente breves. Essas partículas giram em torno do núcleo dos átomos a alta velocidade, sendo fundamentais para praticamente tudo, da química, física e dispositivos eletrônicos ao funcionamento dos organismos.

Os seis dias de anúncios do Nobel iniciaram-se nesta segunda-feira, com o da Medicina, designado aos americanos Mary E. Brunkow e Fred Ramsdell e ao japonês Shimon Sakaguchi, por diferentes descobertas relacionadas à tolerância imunológica periférica, que impede o sistema imunológico de causar danos ao corpo.

Após o de Física, seguem-se Química, Literatura e, na sexta-feira, o da Paz. Em 13 de outubro, por fim, será anunciado o Nobel da Economia. A cerimônia de entrega está marcada para 10 de dezembro.

Criado pelo inventor sueco Alfred Nobel (1833-1896), com base em sua fortuna pessoal, o prêmio que leva seu nome já foi concedido 628 vezes a 1.015 indivíduos e organizações, alguns mais de uma vez, entre 1901 e 2024.