Primeira observação de saltos quânticos em ondas sonoras surpreende a física moderna

Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, conseguiu registrar pela primeira vez saltos quânticos em ondas sonoras, um avanço que promete impactar profundamente a física moderna. Segundo informações divulgadas pelo veículo Folha de S.Paulo, essa observação histórica só foi possível graças a uma tecnologia de ponta, capaz de monitorar sistemas mecânicos em tempo real sem interferir em seu funcionamento.

Os saltos quânticos, fenômenos já conhecidos na física de partículas, representam transições abruptas de energia, ou seja, mudanças instantâneas que não ocorrem de forma gradual. Conhecidos desde o início do século 20, eles foram teorizados por Niels Bohr e compostos por ideias que apontam para uma natureza discreta da energia. Até então, a comprovação experimental desses saltos tinha sido restrita a partículas como íons e fótons, partículas de luz. Agora, a equipe de Stanford demonstrou que essas flutuações também acontecem em ondas sonoras, que representam vibrações mecânicas no ar ou em materiais sólidos.

De acordo com o professor Amir Safavi-Naeini, líder da pesquisa, o trabalho possibilita um monitoramento contínuo do estado quântico de sistemas mecânicos, o que pode abrir portas para avanços nos campos de computação e comunicação quânticas. Para realizar o experimento, os pesquisadores criaram um ressonador de niobato de lítio, uma placa projetada com espelhos que mantêm um único fônon — a unidade mínima de energia do som — encapsulado, evitando perdas de energia. Essa vibração foi então usada para perturbar um sistema extremamente sensível, um qubit supercondutor, que nesse estudo serviu como ferramenta de medição. Como explica o próprio Assis, do Instituto de Física da Unicamp, essa combinação permitiu que as mudanças energéticas fossem observadas com precisão, revelando que a transição entre estados é realmente abrupta, similar aos saltos quânticos observados na luz.

O tempo de duração do experimento, cerca de dois milissegundos, foi considerado longo na escala da computação quântica, possibilitando centenas de medições. Os resultados apontaram que, ao contrário de mudanças suaves, as oscilações nas ondas sonoras ocorrem de forma instantânea, reforçando a teoria de que esses fenômenos também acontecem na mecânica do som. Safavi-Naeini adiantou que os passos seguintes da pesquisa incluem tentar realizar medições com menor interferência, para que os experimentos possam durar mais e possibilitar o desenvolvimento de memórias quânticas baseadas em ondas mecânicas, com potencial impacto na tecnologia de armazenamento de informações.