Imagine um laptop que nunca esquenta, um celular cuja bateria dura dias ou um chip de memória que retém dados mesmo sem energia. Essas inovações podem se tornar realidade graças a um estudo realizado por pesquisadores da Universidade de Ottawa e do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT). Eles publicaram um roteiro abrangente sobre materiais quânticos a temperatura ambiente na revista Newton, destacando o potencial desses materiais para revolucionar a computação.
Os materiais topológicos magnéticos, foco da pesquisa, estão na interseção entre magnetismo e topologia na física moderna. Topologia é o estudo matemático de formas que não podem ser deformadas continuamente umas nas outras. Nestes materiais, essa propriedade protege o fluxo de elétrons de maneira que materiais comuns não conseguem. Hang Chi, presidente de Pesquisa do Canadá em Dispositivos e Circuitos Eletrônicos Quânticos e professor assistente no Departamento de Física da Universidade de Ottawa, explica que esses materiais oferecem uma plataforma única onde magnetismo e física quântica interagem de formas que ainda estamos começando a entender.
O estudo revisa mais de duas décadas de pesquisa global, fornecendo à comunidade científica um ponto de partida comum. Chi e seus coautores, Dr. Peng Chen e Professor Jagadeesh S. Moodera do MIT, exploraram as quatro principais famílias desses materiais, explicando os efeitos quânticos interessantes que produzem e destacando as maiores oportunidades para a tecnologia no mundo real.
Um dos efeitos mais notáveis é o “efeito Hall quântico anômalo”, onde a corrente elétrica flui ao longo das bordas de um material sem praticamente nenhuma perda de energia, mesmo sem um campo magnético externo. Alcançar isso de forma confiável e eficiente é um marco que a área busca há anos. Chi ressalta que esses materiais podem permitir a comutação de magnetização induzida por corrente elétrica ou tensão com eficiências muito superiores às dos metais convencionais, resultando em dispositivos mais rápidos, menores e significativamente mais eficientes em termos de energia.
Atualmente, esses efeitos só aparecem quando os materiais são resfriados a temperaturas próximas do zero absoluto. Tornar esses materiais funcionais à temperatura ambiente é o maior desafio do campo. O estudo aponta três caminhos concretos: uso de computadores poderosos e inteligência artificial para selecionar rapidamente milhares de materiais candidatos, engenharia de novas combinações de materiais em estruturas de camadas finas e a descoberta de novas famílias de materiais topológicos magnéticos ainda não encontradas.
Chi acredita que, ao combinar avanços em síntese de materiais, triagem computacional e aprendizado de máquina, dispositivos magnéticos topológicos a temperatura ambiente estão ao nosso alcance. Segundo o portal phys.org, esses materiais podem transformar a computação, que está atingindo seus limites físicos, oferecendo não apenas melhorias incrementais, mas uma abordagem fundamentalmente diferente para mover e armazenar informações.
Além da computação, esses materiais já mostram potencial em hardware de inteligência artificial, com circuitos físicos que processam informações de maneira semelhante ao cérebro humano, em vez de como um calculador tradicional. Em um mundo onde os data centers de IA consomem eletricidade a taxas alarmantes e crescentes, isso é de extrema importância.
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