Luz líquida apresenta comportamento social e poder de decisão

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/10/2021

Unidade lógica básica da luz "comportando-se socialmente", como dizem os pesquisadores.
[Imagem: Mario Vretenar et al. - 10.1038/s41467-021-26087-0]

Luz líquida

As partículas de luz, os fótons, podem realmente se condensar e se comportar como luz líquida, algo que já vem sendo explorado para criar moléculas de luz e testar qubits líquidos para computadores quânticos.

Foi difícil viabilizar um experimento para demonstrar essa curiosidade da luz na prática, mas a teoria é uma velha conhecida: A luz líquida nada mais é do que uma versão do condensado de Bose-Einstein, previsto há mais de 100 anos.

A novidade agora é que pesquisadores holandeses conseguiram produzir luz líquida a temperatura ambiente - não mais próximo do zero absoluto ou dentro de um semicondutor, como nos experimentos anteriores.

Segundo Mario Vretenar e colegas da Universidade de Twente, isso significa que os fótons "de certa forma, demonstram comportamento social".

Luz com comportamento social

O experimento consiste em um microespelho dotado de canais nos quais os fótons realmente fluem como um líquido. Nesses canais, os fótons tentam ficar juntos, formando um grupo e escolhendo o caminho que leva às menores perdas.

A estrutura é conhecida como "interferômetro Mach-Zehnder", no qual um canal se divide em dois canais e depois se reúne novamente. Esses interferômetros são usados para demonstrar a natureza de onda dos fótons, onde um fóton pode estar em ambos os canais ao mesmo tempo.

Tudo começou a ficar mais interessante quando, no ponto de reunificação, os fótons se depararam com duas opções: A luz podia pegar um canal cuja extremidade estava aberta ou um canal cuja extremidade estava fechada.

O que a equipe descobriu é que a luz líquida tem a capacidade de "decidir" por si mesma qual caminho seguir, ajustando sua frequência de oscilação. Nesse caso, os fótons tentam ficar juntos escolhendo o caminho que leva às perdas mais baixas - o canal com a extremidade fechada.

"Você pode chamar isso de 'comportamento social'," disse o professor Jan Klärs - outros tipos de bósons, como férmions, preferem ficar separados.

Os fótons apresentam comportamentos bem definidos e muito diferentes dos de outras partículas.
[Imagem: Mario Vretenar et al. - 10.1038/s41467-021-26087-0]

Poder de decisão da luz

Muito mais do que uma curiosidade científica, esse componente fotônico onde a luz "toma uma decisão" significa a possibilidade de criação de uma nova arquitetura de computação baseada na luz.

Isto porque a capacidade da luz líquida de "decidir" entre caminhos seguindo regras bem determinadas (a busca pelo caminho de menor perda) permite que esses pequenos interferômetros funcionem como portas lógicas.

Em outras palavras, essas microestruturas fotônicas podem ser usadas como unidades básicas em um sistema de computação que resolve problemas matemáticos complexos - como o problema do "caixeiro-viajante" - usando apenas luz, o que significa que tudo vai funcionar muito rápido.

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