Como Legos congelados a zero absoluto podem ajudar na computação quântica

Quanto frio uma peça de Lego aguenta? Uma equipe de cientistas da Universidade de Lancaster, na Inglaterra, decidiu descobrir. Eles congelaram os icônicos bloquinhos até a mais baixa temperatura possível, quase o zero absoluto. Parece uma brincadeira de criança, mas pode significar muito para o futuro da... computação quântica.

Foi utilizado o refrigerador mais poderoso do mundo, construído na própria universidade, capaz de chegar a 4 milésimos de grau acima do zero absoluto. Um bonequinho e quatro blocos de LEGO, conectados, foram congelados a -273,146°C ou 0,004 Kelvin. Isso é 200 mil vezes mais frio que a média de nossa temperatura ambiente e 2 mil vezes mais gelado que o espaço profundo.

O boneco não poderia ser outro: um astronauta da clássica coleção Space. E ele sobreviveu ao maior frio do Universo, se tornando o primeiro "crionauta" da história. A pesquisa foi publicada esta semana no prestigiado Scientific Reports, da revista Nature.

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Um vídeo muito divertido e informativo (com legendas em inglês, espanhol ou italiano) explica o trabalho dos cientistas, o funcionamento do refrigerador e os possíveis usos das descobertas:

Os cientistas acharam os resultados surpreendentes. "Descobrimos que o arranjo das fixações entre os blocos de LEGO faz com que as estruturas construídas com eles se comportem como um isolante térmico, extremamente eficiente a temperaturas criogênicas", disse Dr. Dmitry Zmeev, que liderou a equipe. "Isso é muito desejável para materiais usados no design de futuros equipamentos científicos, como frigoríficos por diluição."

Um refrigerador de diluição é um equipamento criogênico inventado há mais de 50 anos e que hoje está no centro de uma indústria multibilionária. Ele usa um banho de nitrogênio líquido e a circulação de isótopos de hélio liquido para resfriar continuamente a temperaturas baixíssimas. "Nesse frio, o ambiente fica tão calmo que as sutilezas da física dos materiais, onde a mecânica quântica entra em jogo, pode ser vista mais facilmente", disse Zmeev.

Computação quântica mais barata

Mas o que faz esse gelo ser tão cobiçado? O principal motivo é o desenvolvimento da computação quântica, disputado pelas maiores empresas de tecnologia. Tudo que os processadores quânticos têm de poderosos, eles têm de instáveis; qualquer perturbação no ambiente pode fazer a informação se perder.

São utilizados, então, supercondutores que operam a baixíssimas temperaturas — para isso, boa parte dos componentes dos computadores são armazenados dentro de um refrigerador poderosíssimo e caríssimo, que deve operar constantemente próximo do zero absoluto (-273ºC).

Para desenvolver uma nova geração desses refrigeradores — mais barata e mais eficiente, para ser usada em grande escala —, é preciso encontrar novos materiais e tecnologias. Nosso "crionauta" de Lego pode ter encontrado a chave para o futuro, mais barato e acessível, dos computadores quânticos: o uso de estruturas plásticas em ABS, como os bloquinhos.

O aparelho da Universidade de Lancaster, o mais frio do universo, foi construído manualmente pelo professor George Pickett. Quem sabe o próximo não seja simplesmente impresso em 3D, ao apertar de um botão?

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