O tema da computação quântica tem sido manchete de publicações populares e se tornou relativamente familiar ao leitor em geral. No entanto, um aspecto crucial da aplicação da tecnologia quântica frequentemente permanece esquecido: com algumas exceções, ela requer resfriamento a temperaturas ultrabaixas. Por esse motivo, as tecnologias quânticas exigem materiais especializados, já que os materiais tradicionais perdem suas propriedades físicas e elétricas quando resfriados.
Fonte da imagem: AI generation Grok 4/3DNews
Uma equipe de cientistas da Universidade de Stanford começou a procurar materiais que pudessem operar em temperaturas criogênicas. Os pesquisadores sabiam aproximadamente o que estavam procurando, então escolheram o titanato de estrôncio (STO), conhecido por suas propriedades ópticas e elétricas incomuns, para um estudo detalhado. O titanato de estrôncio pertence à classe dos minerais perovskitas, que têm recebido a maior atenção dos cientistas nos últimos anos.
O titanato de estrôncio começou a ser produzido em escala industrial em meados da década de 1950. Em sua forma cristalina, assemelha-se a diamantes reais, razão pela qual ainda é usado na fabricação de joias — ou, mais precisamente, para imitá-los. Como os cientistas de Stanford descobriram, o titanato de estrôncio, quando resfriado a 5 K (-268 °C), não apenas retém suas propriedades ópticas e outras, mas também as melhora significativamente, superando significativamente as principais características dos materiais já utilizados em tecnologias quânticas. Assim, os cientistas acreditam que a STO tem todas as chances de se tornar a base para novos dispositivos criogênicos ópticos e mecânicos que levarão a computação quântica, a exploração espacial e outras áreas a um novo patamar.
Quando fortemente resfriado, o titanato de estrôncio demonstrou um poderoso efeito eletro-óptico (não linearidade óptica) — a dependência da refração da luz no campo eletromagnético induzido — que se revelou 40 vezes mais forte do que o do material eletro-óptico mais comumente usado atualmente. Essa propriedade é necessária para a criação de computadores quânticos.conversores e interruptores, que atualmente representam um gargalo nas tecnologias quânticas. Em outras palavras, abre a possibilidade de alterar a frequência, a fase, a intensidade e a refração da luz de maneiras e em escalas inalcançáveis com outros materiais. Engenheiros podem explorar esses efeitos para criar novos dispositivos de baixa temperatura que, de outra forma, seriam impossíveis.
O STO também é piezoelétrico, o que significa que se expande e se contrai fisicamente quando exposto a um campo elétrico, abrindo caminho para novos dispositivos eletromecânicos que operam em temperaturas criogênicas. Os pesquisadores observaram que essas propriedades podem tornar o STO um material particularmente valioso nos confins gelados do espaço ou em tanques de combustível de foguetes criogênicos.
“Em baixas temperaturas, o titanato de estrôncio não é apenas o material óptico mais eletricamente ajustável conhecido, mas também o material piezoeletricamente ajustável”, concluem os autores do estudo.