A teoria da meca¢nica qua¢ntica ajuda a explicar as propriedades naturais da matéria e da luz em escalas atômicas e subatômicas e serve como base para tecnologias como lasers e eletra´nicos baseados em semicondutores. Uma segunda onda de inovação e descoberta no campo estãoem andamento, com novos conhecimentos sobre a teoria qua¢ntica inspirando aplicações ainda mais amplas desta pesquisa.

"Uma das forças motrizes por trás da segunda onda éuma surpreendente convergaªncia de física, engenharia elanãtrica, ciência da computação e matemática", disse Jelena Vuckovic , professora de Liderana§a Global da Jensen Huang na Escola de Engenharia de Stanford, e Patrick Hayden , professor de física qua¢ntica na Escola de Humanidades e Ciências de Stanford, que co-dirige.

Para avana§ar na pesquisa qua¢ntica durante esse período empolgante e ajudar a unir os departamentos de física e engenharia de Stanford, a universidade estãolana§ando um novo programa de pa³s-doutorado em homenagem a Felix Bloch, fa­sico tea³rico em Stanford e o primeiro ganhador do Praªmio Nobel da universidade.

A bolsa Bloch épremiada pela iniciativa Q-FARM (Quantum Fundamentals, Architecture and Machines), lana§ada no ano passado. O Q-FARM surgiu do processo de planejamento de longo alcance de Stanford como parte de uma equipe focada na compreensão do mundo natural. A iniciativa procura utilizar os recursos de Stanford e do SLAC National Accelerator Laboratory para acelerar a pesquisa qua¢ntica.

Atéseis bolsistas sera£o selecionados a cada ano para um compromisso de 2 a 3 anos, com base em fortes propostas de pesquisa e realizações anteriores em campo . Eles são aconselhados em conjunto por pelo menos dois membros do corpo docente, que na maioria dos casos são provenientes de diferentes departamentos e escolas, para promover colaborações interdisciplinares. A primeira coorte de bolsistas de Bloch foi nomeada este ano e inclui pa³s-docs estudando tópicos que va£o desde os fundamentos da teoria qua¢ntica atéaplicativos de computação e detecção.

"Esses cinco primeiros companheiros tiveram propostas inovadoras que conectam grupos de pesquisa e estabelecem colaborações que não existiam anteriormente", disse Vuckovic. "Tambanãm escolhemos candidatos que abrangem todas as áreas do Q-FARM: da teoria ao experimento, dos algoritmos aos dispositivos e circuitos, da ciência a  engenharia".

Os diretores da Q-FARM esperam que essa diversidade de interesses e colaboração entre departamentos propicie projetos mais criativos e construa conexões duradouras. O resultado seráuma nova geração de cientistas e engenheiros qua¢nticos para a academia e a indústria que homenageiam o homa´nimo da irmandade.

A Irmandade recebeu o nome de Felix Bloch, fa­sico suiço-americano que ingressou no Departamento de Fa­sica de Stanford em 1934. Ele se tornou o primeiro Nobel de Stanford quando recebeu o Praªmio Nobel de Fa­sica em 1952, juntamente com Edward Purcell, por seu trabalho em indução magnanãtica nuclear.

Bloch deixou Stanford durante a Segunda Guerra Mundial, servindo como o primeiro diretor-geral da Organização Europeia de Pesquisa Nuclear conhecida como CERN, mas acabou retornando a  universidade para continuar ensinando física, tornando-se professor emanãrito em 1971.

"Pensamos que seria altamente apropriado nomear nossos colegas de ciência e engenharia qua¢nticas em homenagem a Felix Bloch, por causa de sua forte conexão com Stanford e com a ciência qua¢ntica", disse Vuckovic. "A ideia recebeu aprovação entusia¡stica da liderana§a da universidade e da familia de Felix Bloch."

Vuckovic e Hayden esperam que, como o pra³prio Bloch, os bolsistas de Bloch contribuam para uma nova era de pesquisa qua¢ntica nos departamentos de física e engenharia de Stanford e criem oportunidades adicionais para aqueles que o seguira£o.

Defeitos de cristal em sãolidos como diamante podem se comportar como a¡tomos isolados ao interagir com a luz. Pesquisadores como Aghaeimeibodi podem controlar as taxas dessas interações criando estruturas em escala nanomanãtrica em torno dos defeitos, o que os ajuda a entender a interface da matéria leve.

"Esta pesquisa éum esfora§o multidisciplinar que exige conhecimento em física qua¢ntica, ciência dos materiais e fota´nica", disse Aghaeimeibodi. "A bolsa de estudos de Bloch cria uma oportunidade única de trabalhar com uma equipe diversificada de cientistas de renome mundial nessas áreas e de ter acesso a s instalações de pesquisa de ponta em Stanford."

A estrutura submicromanãtrica da matéria permite que cientistas como Ansari controlem a luz em redes grandes e complexas para computação e detecção qua¢nticas. A pesquisa em redes a³pticas escalona¡veis ​​pode levar a computadores mais eficientes e medições mais precisas.

"Fazer isso acontecer exige um esfora§o colaborativo e interdisciplinar entre fa­sicos, engenheiros elanãtricos e cientistas da computação", disse Ansari. "A bolsa de estudos de Bloch em Stanford me oferece a oportunidade de reunir todos esses elementos enquanto trabalho com algumas das melhores mentes do mundo".

Os computadores e circuitos qua¢nticos são complexos e são compostos por milhares de componentes. Isso os torna propensos a erros, pois équase certo que algum elemento falha. A pesquisa de Krishna em computação qua¢ntica examina diferentes abordagens para correção de erros qua¢nticos e analisa os trade-offs para determinar quais são os mais bem-sucedidos a longo prazo, a curto prazo e quando uma abordagem deve ser usada em detrimento de outra.

"Como bolsista de Bloch em Stanford, vou abordar essas questões junto com as equipes da professora Mary Wootters (EE / CS) e do professor Patrick Hayden (fa­sica)", disse Krishna. "Estou honrado em receber esta prestigiada bolsa e estou ansioso para trabalhar em Stanford."

A informação qua¢ntica éa melhor maneira de descrever sistemas nos quais aspartículas interagem fortemente entre si. Ao explorar fena´menos como o entrelaa§amento qua¢ntico da ASE, Rakovsky procura identificar caracteri­sticas universais dos estados qua¢nticos da matéria e como as correlações qua¢nticas evoluem a partir de um estado inicial que estãolonge do equila­brio tanãrmico.

"Minha pesquisa se concentra amplamente na interseção entre a teoria da informação qua¢ntica e a física da matéria condensada", disse Rakovsky. "Recentemente, tornou-se possí­vel estudar essas situações experimentalmente, e ainda hámuitas questões fundamentais que ainda precisam ser respondidas".

As fases da matéria ensinada na escola geralmente se limitam a la­quidos, sãolidos ou gases. Mas na física qua¢ntica, objetos como buracos negros macia§os e pequenos quarks possuem fases muito mais diversas e exa³ticas. Zou estãopesquisando as maneiras pelas quais as redes de entrelaa§amento e tensor qua¢nticos podem descrever os recursos universais subjacentes a s fases qua¢nticas e a s transições de fase.

"Receber a bolsa Bloch em Stanford me da¡ oportunidades de colaborar com os principais fa­sicos do mundo", disse Zou. "Stanford éum lugar fanta¡stico para fundir ideias de diferentes subcampos, como física qua¢ntica, matéria condensada e física de alta energia, que são ingredientes essenciais que nos ajudam a entender melhor as fases da matéria".