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Investigadores estudam materiais com potencial em computadores quânticos

Investigadores da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (FCUP) integram uma equipa que está a estudar novos materiais tridimensionais semelhantes ao grafeno que podem vir a ser usados em computadores quânticos e sensores, foi hoje anunciado.

Investigadores estudam materiais com potencial em computadores quânticos

Em comunicado, a FCUP explica que os novos materiais de três dimensões (3D) são semimetais de Dirac-Weyl, um conjunto de cristais sintéticos, produzidos em laboratório, cujas propriedades eletrónicas podem vir a permitir a sua utilização "nos computadores do futuro".

"Estes cristais são tridimensionais e apresentam uma característica rara: eletrões que se comportam como se não tivessem massa", esclarece a instituição.

Os materiais, que se acredita serem "mais robustos do que o grafeno", podem vir a ser insensíveis a condições aleatórias, como a presença de impurezas.

Citado no documento, João Pedro Pires, investigador da FCUP, afirma que esta característica "rara" tem "muitas consequências na condutividade elétrica", uma vez que são "extremamente bons condutores".

"Os primeiros estudos teóricos foram feitos assumindo que o cristal era perfeito. A mesma coisa tinha acontecido com o grafeno, mas em 2014 pôs-se pela primeira vez em questão se a física dos eletrões mudaria quando os cristais têm imperfeições, tal como se sabe acontecer em amostras reais de grafeno", refere.

Para responder a questões como se imperfeições no cristal transformam este semi-metal num metal convencional ou se as impurezas produzidas vão destruir as características eletrónicas nestes materiais, os investigadores deram início ao estudo em 2019.

Foi na Universidade da Flórida Central (EUA), onde o investigador português esteve no âmbito do doutoramento e onde foram descobertos estes materiais, que se iniciou o estudo teórico.

No âmbito da investigação, publicada na revista americana 'Physical Review Research', os investigadores concluíram que estes semi-metais são "instáveis à desordem" e que existe uma "alteração exponencialmente pequena que os transforma em metais normais na presença de impurezas".

Para tal, é "fundamental" a utilização do 'software' QuantumKITE, desenvolvido em 2018 por dois investigadores da FCUP, que permite uma simulação eficiente de matéria quântica.

A questão que se coloca agora é se o "nível de pequenez do efeito é relevante ou não para inviabilizar" que este tipo de materiais seja aplicado a novas tecnologias quânticas.

Nesse sentido, o próximo passo da investigação é estudar o efeito de diferentes modelos de defeitos com o objetivo de "guiar a otimização de produção destes materiais, tendo em consideração possíveis condicionantes na sua aplicação tecnológica".

"Se a principal questão estiver só em impurezas, os investigadores podem usar uma sala mais limpa para produzir estes cristais", esclarece João Pedro Pires, acrescentando que um dos desafios associado aos computadores quânticos é a "sua grande sensibilidade" a temperatura e impurezas.

Tal sensibilidade pode também ser aplicada a novos tipos de sensores, como radiação infravermelha ou componentes de 'lasers' ultrarrápidos, onde este fator assume uma grande importância.

Iniciado em 2019, o estudo, recentemente publicado integrou investigadores da Universidade do Minho, University of York (Inglaterra), University of Central Florida (EUA), Universidade de Twente (Países Baixos) e Universidade de Sabanci-Tulsa (Turquia).

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