Controlar um único átomo sempre foi um dos grandes desafios da física moderna. Na escala quântica, partículas não se comportam como objetos comuns: pequenas perturbações podem alterar completamente seu estado. Ainda assim, cientistas continuam tentando dominar esse território invisível, onde surgem algumas das tecnologias mais promissoras do futuro. Agora, um grupo de pesquisadores da Universidad Nacional del Nordeste, na Argentina, demonstrou uma forma inovadora de manipular átomos individuais em laboratório.
Uma técnica inesperada para controlar átomos individuais
O trabalho foi conduzido por pesquisadores ligados ao CONICET e ao instituto IMIT (Instituto de Modelado e Innovación Tecnológica), com colaboração de cientistas de outros países. O estudo foi publicado na revista científica Nature Communications, uma das publicações mais relevantes da área.
O experimento concentrou-se em átomos de titânio posicionados sobre uma superfície de óxido de magnésio.
Nessa configuração extremamente controlada, os cientistas buscaram manipular uma propriedade fundamental das partículas chamada spin.
O spin pode ser entendido como uma característica quântica associada ao magnetismo das partículas. Em tecnologias de computação quântica, ele funciona como a base do qubit, a unidade mínima de informação nos futuros computadores quânticos.
Tradicionalmente, alterar o estado de spin de um átomo exige campos magnéticos ou elétricos de alta frequência.
Mas os pesquisadores decidiram testar uma abordagem completamente diferente.
Em vez de forçar diretamente a mudança de estado, eles utilizaram um fenômeno da mecânica quântica conhecido como interferência quântica.
O método explora um tipo específico de comportamento chamado Landau–Zener–Stückelberg–Majorana, que ocorre quando dois estados quânticos se cruzam e começam a interferir entre si.
Para provocar esse efeito, os cientistas utilizaram um microscópio de efeito túnel, instrumento capaz de manipular e observar átomos individuais.
Ao aplicar campos elétricos extremamente precisos entre a ponta do microscópio e o átomo, eles conseguiram gerar interferências controladas.
Dependendo das condições, essas interferências podiam reforçar ou cancelar determinados estados quânticos.
O resultado foi impressionante: os pesquisadores conseguiram manipular o estado do átomo de maneira mais rápida e precisa do que com métodos tradicionais.
O grande desafio da computação quântica: evitar a perda de informação
Mesmo com avanços como esse, a computação quântica ainda enfrenta um obstáculo enorme conhecido como decoerência quântica.
Esse fenômeno ocorre quando um sistema quântico interage com o ambiente ao redor.
Na prática, qualquer troca de energia com o ambiente pode destruir a informação quântica armazenada em um qubit.
No caso de átomos depositados sobre superfícies sólidas, esse problema é ainda mais delicado.
Os átomos podem interagir com elétrons presentes no material ao redor, fazendo com que o estado quântico desapareça em frações de segundo.
Para lidar com esse desafio, os pesquisadores trabalham em duas frentes.
A primeira é tornar as operações quânticas cada vez mais rápidas, de forma que o processamento ocorra antes que o ambiente interfira.
A segunda estratégia envolve modificar o próprio ambiente onde os átomos estão posicionados.
Nesse ponto entra uma nova colaboração científica com o Empa (Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology), na Suíça.
O objetivo é desenvolver estruturas híbridas formadas por moléculas e átomos capazes de sustentar esses sistemas quânticos com maior estabilidade.
Essas arquiteturas funcionariam como uma espécie de proteção molecular, reduzindo o contato direto entre os átomos e a superfície onde estão depositados.
Se essa abordagem funcionar, o tempo de coerência dos qubits pode aumentar significativamente.
Um avanço discreto que pode transformar a tecnologia
À primeira vista, o resultado do experimento pode parecer quase invisível.
Afinal, estamos falando de átomos individuais observados apenas através de equipamentos extremamente sofisticados.
Mas avanços desse tipo são fundamentais para o futuro da tecnologia.
Controlar estados quânticos de forma precisa é um dos passos mais importantes para desenvolver computadores capazes de realizar cálculos impossíveis para máquinas atuais.
Pesquisadores acreditam que sistemas quânticos maduros poderão resolver problemas complexos em áreas como descoberta de medicamentos, simulação de materiais e criptografia avançada.
O projeto também recebeu apoio internacional. Uma iniciativa de pesquisa ligada à Universidade de St. Gallen, na Suíça, destinou financiamento para ampliar os estudos em 2026.
Os próximos passos do grupo incluem o desenvolvimento de novas arquiteturas capazes de proteger e estabilizar esses átomos manipulados.
Se os cientistas conseguirem manter o estado quântico ativo por tempo suficiente, isso poderá abrir caminho para uma nova geração de dispositivos quânticos.
Tudo isso começou em um laboratório universitário relativamente discreto.
Mas o impacto dessa pesquisa pode alcançar um dos campos tecnológicos mais revolucionários do século.
No mundo invisível da física quântica, dominar um único átomo pode significar abrir as portas para uma nova era da computação.
