As pesquisas dos laureados com o Prêmio Nobel de Física de 2025 catalisaram o atual “boom” na informática quântica. A declaração foi feita por Gleb Fedorov, pesquisador sênior do laboratório de sistemas quânticos artificiais do MIPT (Instituto de Física e Tecnologia de Moscou) e candidato a ciências físico-matemáticas.
O Prêmio Nobel de Física de 2025 foi concedido ao britânico John Clarke (nascido em 1942), ao francês Michel Devoret (nascido em 1953) e ao americano John Martinis (nascido em 1958). A honraria foi entregue “pela descoberta do tunelamento quântico-mecânico macroscópico e da quantização de energia em um circuito elétrico”.
“Este ano marca o centenário da mecânica quântica. Inicialmente, era uma teoria que descrevia os movimentos de micropartículas, mas rapidamente evoluiu para a eletrodinâmica quântica. Por muito tempo, a questão da possibilidade de quantificar equações para circuitos elétricos macroscópicos permaneceu aberta, similar ao famoso paradoxo do `gato de Schrödinger`”, explicou Fedorov. O experimento mental do “Gato de Schrödinger”, proposto por Erwin Schrödinger em 1935, demonstra os paradoxos da aplicação das leis do mundo quântico a objetos maiores.
Em 1985, Devoret, Martinis e Clarke realizaram um experimento inovador que finalmente confirmou a possibilidade dessa quantização.
Fedorov observou que experimentos semelhantes já haviam sido conduzidos pela IBM em 1981. No entanto, a conquista chave do grupo de Clarke, motivo pelo qual receberam o prêmio, foi a observação direta de linhas espectrais discretas em frequências corretamente previstas em um circuito supercondutor. Este circuito marcou o surgimento do primeiro átomo artificial supercondutor.
O cientista explicou as características desses objetos:
“Na literatura de língua inglesa, tal circuito é frequentemente chamado de qubit de fase, embora o termo `qubit` não seja totalmente preciso neste caso, já que esses sistemas geralmente possuem muito mais de dois níveis. É a diversidade de possíveis circuitos elétricos e configurações de `orbitais` que neles residem que permite chamar esses sistemas de átomos. Novas variedades desses `átomos` são descobertas quase anualmente”, enfatizou Fedorov.
A aplicação prática mais promissora desses circuitos atualmente é em dispositivos para computação quântica, onde cada átomo artificial codifica uma parte do estado quântico geral.
“Os trabalhos mais notáveis e de grande escala nesta área são os recentes desenvolvimentos das empresas Google (onde John Martinis ocupava uma posição chave e onde Michel Devoret trabalha atualmente) e IBM. Pode-se dizer que o rápido sucesso dos dispositivos quânticos supercondutores impulsionou o atual `boom` na informática quântica, estendendo-se também a outras plataformas físicas, como íons, átomos neutros e spins”, concluiu o especialista.
Fedorov também traçou um paralelo com o Prêmio Nobel de Física de 2012, concedido a Serge Haroche e David Wineland pelos métodos de controle e observação de partículas quânticas individuais. A diferença das conquistas atuais é que “aprendemos não apenas a trabalhar com átomos naturais `capturados`, mas também, metaforicamente, a criá-los para experimentos conforme nossa vontade”. Além disso, segundo o cientista, as características dos átomos artificiais muitas vezes se mostram mais convenientes para experimentos.
“Também é importante destacar o grande número de trabalhos fundamentais diversos dos laureados no campo da óptica quântica, que lançam luz sobre novas facetas do mundo quântico”, acrescentou Fedorov. Ele mencionou que, juntamente com colegas, incluindo Oleg Astafiev, chefe do laboratório de sistemas quânticos artificiais do MIPT, eles fundaram uma nova disciplina científica — a eletrodinâmica quântica de circuitos (circuit QED, cQED) com emissão na faixa de micro-ondas, que hoje é tema de inúmeras publicações e revisões científicas.
