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Anunciada a primeira bolsa Stanford Bloch em ciência e engenharia quânticas
O programa de bolsistas é um componente central da iniciativa Stanford-SLAC, conhecida como Q-FARM, que visa avançar uma segunda onda de descoberta e inovação em mecânica quântica por meio de colaborações interdisciplinares.
Por Lara Streiff - 27/07/2020

A teoria da mecânica quântica 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 eletrônicos baseados em semicondutores. Uma segunda onda de inovação e descoberta no campo está em andamento, com novos conhecimentos sobre a teoria quântica inspirando aplicações ainda mais amplas desta pesquisa.

A primeira coorte de bolsistas de Bloch foi nomeada este ano e inclui pós-docs
estudando tópicos que vão desde os fundamentos da teoria quântica até aplicativos
de computação e detecção. (Crédito da imagem: Getty Images)

"Uma das forças motrizes por trás da segunda onda é uma surpreendente convergência de física, engenharia elétrica, ciência da computação e matemática", disse Jelena Vuckovic , professora de Liderança Global da Jensen Huang na Escola de Engenharia de Stanford, e Patrick Hayden , professor de física quântica na Escola de Humanidades e Ciências de Stanford, que co-dirige.

Para avançar na pesquisa quântica durante esse período empolgante e ajudar a unir os departamentos de física e engenharia de Stanford, a universidade está lançando um novo programa de pós-doutorado em homenagem a Felix Bloch, físico teórico em Stanford e o primeiro ganhador do Prêmio Nobel da universidade.

A bolsa Bloch é premiada pela iniciativa Q-FARM (Quantum Fundamentals, Architecture and Machines), lançada 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 quântica.

Construindo uma ponte sobre a física e a engenharia quânticas


Até seis bolsistas serão 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 pós-docs estudando tópicos que vão desde os fundamentos da teoria quântica até aplicativos 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. "Também escolhemos candidatos que abrangem todas as áreas do Q-FARM: da teoria ao experimento, dos algoritmos aos dispositivos e circuitos, da ciência à 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 será uma nova geração de cientistas e engenheiros quânticos para a academia e a indústria que homenageiam o homônimo da irmandade.

Construindo sobre o legado de Bloch


A Irmandade recebeu o nome de Felix Bloch, físico suíço-americano que ingressou no Departamento de Física de Stanford em 1934. Ele se tornou o primeiro Nobel de Stanford quando recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1952, juntamente com Edward Purcell, por seu trabalho em indução magnética 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 à universidade para continuar ensinando física, tornando-se professor emérito em 1971.

"Pensamos que seria altamente apropriado nomear nossos colegas de ciência e engenharia quânticas em homenagem a Felix Bloch, por causa de sua forte conexão com Stanford e com a ciência quântica", disse Vuckovic. "A ideia recebeu aprovação entusiástica da liderança da universidade e da família de Felix Bloch."

Vuckovic e Hayden esperam que, como o próprio Bloch, os bolsistas de Bloch contribuam para uma nova era de pesquisa quântica nos departamentos de física e engenharia de Stanford e criem oportunidades adicionais para aqueles que o seguirão.

Os Companheiros


Shahriar Aghaeimeibodi

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

"Esta pesquisa é um esforço multidisciplinar que exige conhecimento em física quântica, ciência dos materiais e fotônica", 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 às instalações de pesquisa de ponta em Stanford."

Vahid Ansari

A estrutura submicrométrica da matéria permite que cientistas como Ansari controlem a luz em redes grandes e complexas para computação e detecção quânticas. A pesquisa em redes ópticas escalonáveis ​​pode levar a computadores mais eficientes e medições mais precisas.

"Fazer isso acontecer exige um esforço colaborativo e interdisciplinar entre físicos, engenheiros elétricos 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".

Anirudh Krishna

Os computadores e circuitos quânticos são complexos e são compostos por milhares de componentes. Isso os torna propensos a erros, pois é quase certo que algum elemento falha. A pesquisa de Krishna em computação quântica examina diferentes abordagens para correção de erros quânticos 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 (física)", disse Krishna. "Estou honrado em receber esta prestigiada bolsa e estou ansioso para trabalhar em Stanford."

Tibor Rakovszky

A informação quântica é a melhor maneira de descrever sistemas nos quais as partículas interagem fortemente entre si. Ao explorar fenômenos como o entrelaçamento quântico da ASE, Rakovsky procura identificar características universais dos estados quânticos da matéria e como as correlações quânticas evoluem a partir de um estado inicial que está longe do equilíbrio térmico.

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

Yijian Zou

As fases da matéria ensinada na escola geralmente se limitam a líquidos, sólidos ou gases. Mas na física quântica, objetos como buracos negros maciços e pequenos quarks possuem fases muito mais diversas e exóticas. Zou está pesquisando as maneiras pelas quais as redes de entrelaçamento e tensor quânticos podem descrever os recursos universais subjacentes às fases quânticas e às transições de fase.

"Receber a bolsa Bloch em Stanford me dá oportunidades de colaborar com os principais físicos do mundo", disse Zou. "Stanford é um lugar fantástico para fundir ideias de diferentes subcampos, como física quântica, matéria condensada e física de alta energia, que são ingredientes essenciais que nos ajudam a entender melhor as fases da matéria".

 

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