Ora, ora... nós volta e meia falamos por aqui do Computador Quântico, uma baita inovação que vai impactar nossas vidas na escala daquilo que chamamos comumente de ficção científica. Para por mais um tempero na panela, eis uma notícia interessante sobre o assunto, somada ao fato que estamos aprendendo a tirar eletricidade das plantinhas, que bonitinho!
Quem sabe assim a usina de Belomonte não possa ser feita em parceria com a vegetação local, ao invés de afogar as pobrezinhas, para desespero dos americanos que são os maiores defensores das práticas ambientalistas desse pequeno planetinha azul...
Computador quântico chega aos 14 qubits
Físicos quânticos da Universidade de Innsbruck, na Áustria, bateram outro recorde mundial no campo da computação quântica. Rainer Blatt e seus colegas obtiveram o entrelaçamento quântico de 14 qubits, construindo o maior registrador quântico já feito até hoje. Com este experimento, os físicos não apenas deram mais um passo rumo à construção de um computador quântico como também obtiveram resultados valiosos para o estudo do fenômeno quântico do entrelaçamento entre partículas.
O grupo de Innsbruck tem entre seus feitos mais recentes o primeiro simulador quântico e um raio laser quântico. O termo entrelaçamento - também traduzido por emaranhamento - foi introduzido pelo físico Erwin Schrödinger em 1935 para descrever um fenômeno quântico que, embora já tenha sido muito bem demonstrado experimentalmente, ainda não é completamente bem compreendido.
Usando o entrelaçamento de qubits, um computador quântico poderá resolver problemas fora do alcance dos computadores atuais, a uma velocidade inimaginavelmente maior. Contudo, partículas entrelaçadas não podem ser descritas como partículas individuais com estados definidos - elas formam um sistema. "Torna-se ainda mais difícil entender o entrelaçamento quando há mais de duas partículas envolvidas," explica Thomaz Monz, coautor do trabalho agora publicado. "E nossos experimentos com muitas partículas nos dão novos insights sobre esse fenômeno."
O recorde anterior da equipe era justamente 1 byte quântico - eles haviam entrelaçado 8 qubits. Nenhum outro grupo conseguiu ainda reproduzir esse recorde anterior, e a equipe deu logo um salto para 14 qubits. Os qubits são átomos de cálcio presos em uma armadilha iônica e manipulados com a luz de raios laser. Recentemente, um grupo da Universidade de Oxford conseguiu entrelaçar 10 bilhões de possíveis bits quânticos em um chip de silício, mas eles ainda não conseguem manipular esses bits para que eles sejam usados em cálculos.
Os físicos descobriram que, em seu sistema, a taxa de decaimento dos qubits não é linear, como geralmente acontece, mas proporcional ao quadrado do número de qubits. Ou seja, quando o número de partículas entrelaçadas cresce, a sensibilidade do sistema aumenta significativamente. "Esse processo é conhecido como superdecoerência e só foi observado poucas vezes em um processamento quântico," diz Monz.
Isto é importante não apenas para o campo da computação quântica, mas também para a construção de relógios atômicos de alta precisão e para a realização de simulações quânticas em computador. O grupo austríaco já consegue aprisionar até 64 partículas em sua armadilha de íons, mas ainda não é capaz de entrelaçar todas - isto pode dar uma ideia dos progressos a se esperar nesta área.
A fonte da energia usada pelos pesquisadores de Stanford também é a fotossíntese. Mas, em vez de hackearem as folhas das plantas, eles literalmente plugaram um fio nas células de algas marinhas responsáveis pela fotossíntese e capturaram diretamente o fluxo de elétrons que elas produzem.
"Nós acreditamos sermos os primeiros a extrair elétrons de células de plantas vivas," diz o Dr. WonHyoung Ryu, coordenador da pesquisa, destacando que o experimento pode ser o primeiro passo rumo à geração de bioeletricidade de alta eficiência.
Ryu e seus colegas desenvolveram um nanoeletrodo ultra fino, feito de ouro, inicialmente projetado para sondar células vivas individuais. Eles inseriram cuidadosamente os eletrodos através das membranas das células de algas. As células "abraçaram" os eletrodos, selando a membrana ao seu redor, o que as permite manterem-se vivas por algum tempo. Os eletrodos coletam os elétrons no interior das células fotossintetizadoras e os transmitem para o exterior, criando uma pequena corrente elétrica. "Nós continuamos nos estágios científicos da pesquisa," alerta Ryu. "Nós estamos lidando com células individuais para provar que podemos colher os elétrons."
As plantas usam a fotossíntese para converter a energia da luz em energia química, que é armazenada nos açúcares que elas utilizam como alimento. Esse processo acontece nos cloroplastos, verdadeiras usinas de força das células, onde são produzidos os açúcares e que são também os responsáveis pela cor verde das folhas e das algas. Nos cloroplastos, a água é quebrada em oxigênio, prótons e elétrons. A luz do Sol penetra no interior do cloroplasto e excita os elétrons para um nível de energia mais alto, o que faz com que ele seja prontamente capturado por uma proteína.
Os elétrons passam por uma série de proteínas, que sucessivamente capturam mais e mais de sua energia para sintetizar os açúcares - até que toda a energia dos elétrons seja gasta. Neste experimento, os cientistas interceptaram os elétrons assim que eles foram excitados pela luz, quando estavam em seu nível mais alto de energia. O resultado, destacam eles, é uma produção de eletricidade que não libera carbono na atmosfera. O único subproduto da fotossíntese são os prótons e o oxigênio.
"Esta é potencialmente uma das fontes de energia mais limpas para a geração de eletricidade. Mas a questão é, será ela economicamente viável," pergunta-se Ryu. Cada célula de alga produz 1 picoampere - uma quantidade de energia tão pequena que seria necessário plugar eletrodos em 1 trilhão de células fotossintetizadoras para gerar a energia disponível em uma pilha AA. Ainda assim, a eficiência na conversão da energia luminosa em eletricidade atinge 20% - equivalente à das células solares fotovoltaicas. Mas os cientistas afirmam que, teoricamente, deve ser possível se aproximar dos 100% de eficiência.
O problema mais sério, contudo, é que as células morrem depois de uma hora. Os cientistas ainda não sabem se elas morrem por causa de vazamentos na membrana celular ao redor do eletrodo ou se é porque elas estão perdendo a energia que seria necessária aos seus processos vitais. O próximo passo da pesquisa é aprimorar os eletrodos para que a célula possa viver mais tempo. Eletrodos maiores deverão conseguir capturar mais eletrodos. E cloroplastos maiores podem capturar mais energia por área.
Quem sabe assim a usina de Belomonte não possa ser feita em parceria com a vegetação local, ao invés de afogar as pobrezinhas, para desespero dos americanos que são os maiores defensores das práticas ambientalistas desse pequeno planetinha azul...
Computador quântico chega aos 14 qubits
Físicos quânticos da Universidade de Innsbruck, na Áustria, bateram outro recorde mundial no campo da computação quântica. Rainer Blatt e seus colegas obtiveram o entrelaçamento quântico de 14 qubits, construindo o maior registrador quântico já feito até hoje. Com este experimento, os físicos não apenas deram mais um passo rumo à construção de um computador quântico como também obtiveram resultados valiosos para o estudo do fenômeno quântico do entrelaçamento entre partículas.
O grupo de Innsbruck tem entre seus feitos mais recentes o primeiro simulador quântico e um raio laser quântico. O termo entrelaçamento - também traduzido por emaranhamento - foi introduzido pelo físico Erwin Schrödinger em 1935 para descrever um fenômeno quântico que, embora já tenha sido muito bem demonstrado experimentalmente, ainda não é completamente bem compreendido.
Usando o entrelaçamento de qubits, um computador quântico poderá resolver problemas fora do alcance dos computadores atuais, a uma velocidade inimaginavelmente maior. Contudo, partículas entrelaçadas não podem ser descritas como partículas individuais com estados definidos - elas formam um sistema. "Torna-se ainda mais difícil entender o entrelaçamento quando há mais de duas partículas envolvidas," explica Thomaz Monz, coautor do trabalho agora publicado. "E nossos experimentos com muitas partículas nos dão novos insights sobre esse fenômeno."
O recorde anterior da equipe era justamente 1 byte quântico - eles haviam entrelaçado 8 qubits. Nenhum outro grupo conseguiu ainda reproduzir esse recorde anterior, e a equipe deu logo um salto para 14 qubits. Os qubits são átomos de cálcio presos em uma armadilha iônica e manipulados com a luz de raios laser. Recentemente, um grupo da Universidade de Oxford conseguiu entrelaçar 10 bilhões de possíveis bits quânticos em um chip de silício, mas eles ainda não conseguem manipular esses bits para que eles sejam usados em cálculos.
Os físicos descobriram que, em seu sistema, a taxa de decaimento dos qubits não é linear, como geralmente acontece, mas proporcional ao quadrado do número de qubits. Ou seja, quando o número de partículas entrelaçadas cresce, a sensibilidade do sistema aumenta significativamente. "Esse processo é conhecido como superdecoerência e só foi observado poucas vezes em um processamento quântico," diz Monz.
Isto é importante não apenas para o campo da computação quântica, mas também para a construção de relógios atômicos de alta precisão e para a realização de simulações quânticas em computador. O grupo austríaco já consegue aprisionar até 64 partículas em sua armadilha de íons, mas ainda não é capaz de entrelaçar todas - isto pode dar uma ideia dos progressos a se esperar nesta área.
Bioeletricidade: energia é captada diretamente das plantas
Recentemente, cientistas franceses construíram uma biocélula capaz de aproveitar um composto intermediário da fotossíntese das plantas para gerar eletricidade. Agora, cientistas da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, foram além, e capturaram a eletricidade diretamente das plantas, sem a necessidade de uma biocélula.A fonte da energia usada pelos pesquisadores de Stanford também é a fotossíntese. Mas, em vez de hackearem as folhas das plantas, eles literalmente plugaram um fio nas células de algas marinhas responsáveis pela fotossíntese e capturaram diretamente o fluxo de elétrons que elas produzem.
"Nós acreditamos sermos os primeiros a extrair elétrons de células de plantas vivas," diz o Dr. WonHyoung Ryu, coordenador da pesquisa, destacando que o experimento pode ser o primeiro passo rumo à geração de bioeletricidade de alta eficiência.
Ryu e seus colegas desenvolveram um nanoeletrodo ultra fino, feito de ouro, inicialmente projetado para sondar células vivas individuais. Eles inseriram cuidadosamente os eletrodos através das membranas das células de algas. As células "abraçaram" os eletrodos, selando a membrana ao seu redor, o que as permite manterem-se vivas por algum tempo. Os eletrodos coletam os elétrons no interior das células fotossintetizadoras e os transmitem para o exterior, criando uma pequena corrente elétrica. "Nós continuamos nos estágios científicos da pesquisa," alerta Ryu. "Nós estamos lidando com células individuais para provar que podemos colher os elétrons."
As plantas usam a fotossíntese para converter a energia da luz em energia química, que é armazenada nos açúcares que elas utilizam como alimento. Esse processo acontece nos cloroplastos, verdadeiras usinas de força das células, onde são produzidos os açúcares e que são também os responsáveis pela cor verde das folhas e das algas. Nos cloroplastos, a água é quebrada em oxigênio, prótons e elétrons. A luz do Sol penetra no interior do cloroplasto e excita os elétrons para um nível de energia mais alto, o que faz com que ele seja prontamente capturado por uma proteína.
Os elétrons passam por uma série de proteínas, que sucessivamente capturam mais e mais de sua energia para sintetizar os açúcares - até que toda a energia dos elétrons seja gasta. Neste experimento, os cientistas interceptaram os elétrons assim que eles foram excitados pela luz, quando estavam em seu nível mais alto de energia. O resultado, destacam eles, é uma produção de eletricidade que não libera carbono na atmosfera. O único subproduto da fotossíntese são os prótons e o oxigênio.
"Esta é potencialmente uma das fontes de energia mais limpas para a geração de eletricidade. Mas a questão é, será ela economicamente viável," pergunta-se Ryu. Cada célula de alga produz 1 picoampere - uma quantidade de energia tão pequena que seria necessário plugar eletrodos em 1 trilhão de células fotossintetizadoras para gerar a energia disponível em uma pilha AA. Ainda assim, a eficiência na conversão da energia luminosa em eletricidade atinge 20% - equivalente à das células solares fotovoltaicas. Mas os cientistas afirmam que, teoricamente, deve ser possível se aproximar dos 100% de eficiência.
O problema mais sério, contudo, é que as células morrem depois de uma hora. Os cientistas ainda não sabem se elas morrem por causa de vazamentos na membrana celular ao redor do eletrodo ou se é porque elas estão perdendo a energia que seria necessária aos seus processos vitais. O próximo passo da pesquisa é aprimorar os eletrodos para que a célula possa viver mais tempo. Eletrodos maiores deverão conseguir capturar mais eletrodos. E cloroplastos maiores podem capturar mais energia por área.
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