Ciência e Tecnologia

PhoQus: Tecnologias Quânticas no IPFN

A equipa de Plasmas Quânticos do IPFN acaba de ser premiada com uma importante Bolsa Europeia, para investigar tecnologias quânticas com base em estados quânticos da luz. Esta bolsa, com um orçamento total de 3 milhões de Euros, foi atribuída ao abrigo do programa-piloto “Tecnologias Quânticos” do Horizonte 2020, e envolve um consórcio de nove instituições Europeias de topo – entre elas o Imperial College, no Reino Unido, e a Universidade de Sorbonne, em França.

Este desafiante projeto envolve o estudo teórico e experimental dos chamados fluidos quânticos de luz. Sendo sabido que a luz pode ser descrita como um gás de partículas (fotões), já é menos conhecido que em determinadas condições – como no interior de uma nuvem de átomos frios ou num plasma ultrafrio – a luz adquire novas propriedades, passando a comportar-se como um fluido quântico. Este estranho estado da matéria apresenta propriedades únicas de coerência, que serão exploradas no desenvolvimento de plataformas para a simulação quântica.

De uma forma sumária, a simulação quântica consiste na construção de arquétipos que permitem o estudo controlado de sistemas físicos reais de difícil modelização. Por exemplo, através da simulação quântica poderemos emular estados de matéria existentes em sólidos (com os isolantes tipológicos como exemplo proeminente), mas cuja manifestação é camuflada por efeitos espúrios como o ruído, as imperfeições ou mesmo as dimensões físicas. Ainda através da simulação quântica, poderemos desenvolver protótipos de computadores quânticos, onde operações de grande complexidade (como é o caso do conhecido problema P-NP) poderão, eventualmente, vir a ser realizadas.

O Grupo de Plasma Quânticos do IPFN, que já antes tinha construído a única experiência de átomos frios existente em Portugal, irá fazer parte deste importante consórcio Europeu na área estratégica das Tecnologias Quânticas. Esta equipa do IST contará com 12% do financiamento total, ficando responsável pelo estudo experimental de fluidos de luz em vapores de rubídio e em plasmas de Rydberg. Em particular, este último, consiste num estado extremo da matéria, produzidos por fotoionização de uma nuvem de átomos frios, com uma temperatura iónica de 100 micro Kelvin. Este projeto irá estimular o desenvolvimento da experiência já em curso, permitindo a ionização controlada da nuvem de átomos frios, resultando na formação de um plasma ultrafrio. Além disso, a equipa ira focar-se no estudo teórico e experimental de um novo e exótico fluido de luz, designado por bolhas de fotões, e que resulta da turbulência de fotões no interior das nuvens de matéria fria.  Desde último tópico, esperam-se importantes lições sobre o comportamento da radiação no interior das estrelas.

O desafiante estudo dos fluidos de luz, que interessa a diferentes comunidades científicas, é agora trazido de forma pioneira para o contexto da física de plasmas, o que seguramente permitirá um novo avanço para esta disciplina e, em particular, para o IPFN e para o IST.