Criaram um novo tipo de matéria: os cristais do tempo

Descoberta "impossível" pode ser essencial para a computação quântica

O conceito de cristais do tempo foi proposto em 2012 pelo físico teórico, e Nobel em 2004, Frank Wilczek: estruturas hipotéticas que têm movimento mesmo no seu ponto mais baixo de energia. Agora, a matéria foi criada pela primeira vez em laboratório, um pouco diferente do conceito teórico mas igualmente revolucionário.

Na ciência, um cristal é entendido como um material que tem uma estrutura atómica repetida. Isto significa que começando num átomo e olhando em qualquer direção, será visto um padrão idêntico. Isto acontece bastante na natureza, como por exemplo na neve, diamantes, ou sal.

Nos cristais do tempo o conceito é semelhante, mas ao invés de existir repetição no espaço, há repetição no tempo. Ou seja, os seus átomos nunca param, estando numa fase de "não equilíbrio", como descreve a Wired.

A sua concretização, além de ser uma grande descoberta no campo da matéria, poderá ser essencial para a computação quântica.

Soonwon Choi, um físico teórico da Universidade de Harvard e co-autor de um artigo publicado na Nature, explica esta "nova fase da matéria". "É algo que se move no tempo, enquanto se mantém estável".

Na ideia de Wilczek, em 2012, as hipotéticas estruturas pareciam mover-se mesmo no seu ponto mais baixo de energia. Em janeiro deste ano, Norman Yao, investigador da Berkeley, universidade californiana, escreveu um artigo afirmando que algo do género era possível, mas não de uma forma tão "simétrica" como Wilczek havia pensado.

"É como saltar à corda. Só que de alguma forma o nosso braço dá duas voltas, mas a corda só dá uma. É menos estranho do que a ideia inicial, mas mesmo assim é muito estranho", diz Yao. Na versão de Frank Wilczek, a corda daria a volta por si só.

Duas equipas diferentes, da Universidade de Maryland e da Universidade de Harvard, pegaram na ideia e criaram duas versões de um cristal do tempo que parecem ser viáveis.

"Isto abre a porta para todo um novo mundo de fases de não equilíbrio", disse Andrew Potter, professor de física na Universidade do Texas. "Pegámos nestas ideias teóricas e conseguimos mesmo construir algo no laboratório. Esperamos que isto seja apenas o primeiro exemplo e que venham muitos mais", acrescenta.

Potter e Yao confirmaram que o cristal do tempo construído pela Universidade de Maryland tinha as propriedades previstas. O material é feito de iões do elemento itérbio. Aplicando um campo elétrico, os investigadores conseguiram levantar dez iões. A seguir, atingindo-os com um laser, fizeram com que virassem. Atingiram-nos várias vezes, num ritmo constante, até ser criado um padrão no tempo.

Na Universidade de Harvard foi criado um segundo cristal do tempo, um mês depois, a partir de um diamante. "Mostra que a riqueza das fases da matéria é ainda mais abrangente", diz Norman Yao.

E acrescenta: "Perceber que tipos de matéria existem na natureza é um Santo Graal na física. Fases de não equilíbrio representam um novo caminho, diferente de tudo o que estudámos no passado".

Ainda de acordo com a Wired, uma das mais promissoras aplicações para os cristais do tempo são a computação quântica pois permitirão criar computadores quânticos mais estáveis. A instabilidade é uma das barreiras a derrubar para os investigadores de computação quântica.

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