Pesquisadores da Universidade Macquarie demonstraram como uvas comuns de supermercado podem melhorar o desempenho de sensores quânticos, potencialmente levando a tecnologias quânticas mais eficientes.

O estudo, publicado na Physical Review Applied em 20 de dezembro de 2024, mostra que pares de uvas podem criar fortes pontos de campo magnético localizado de micro-ondas que são usados em aplicações de detecção quântica — uma descoberta que pode ajudar a desenvolver dispositivos quânticos mais compactos e econômicos.

"Embora estudos anteriores tenham analisado os campos elétricos que causam o efeito plasma, mostramos que os pares de uvas também podem aumentar os campos magnéticos, que são cruciais para aplicações de detecção quântica", diz o autor principal Ali Fawaz, candidato a doutorado em física quântica na Universidade Macquarie.

A pesquisa se baseia em vídeos virais nas redes sociais que mostram uvas criando plasma — bolas brilhantes de partículas eletricamente carregadas — em fornos de micro-ondas .

Enquanto estudos anteriores se concentraram em campos elétricos, a equipe da Macquarie examinou os efeitos do campo magnético, cruciais para aplicações quânticas.

A equipe usou nanodiamantes especializados contendo centros de vacância de nitrogênio — defeitos em escala atômica que agem como sensores quânticos. Esses defeitos (um dos muitos defeitos que dão cor aos diamantes) se comportam como pequenos ímãs e podem detectar campos magnéticos.

"Diamantes puros são incolores, mas quando certos átomos substituem os átomos de carbono , eles podem formar os chamados centros de 'defeitos' com propriedades ópticas ", diz o coautor do estudo, Dr. Sarath Raman Nair, que é professor de tecnologia quântica na Universidade Macquarie.

A equipe colocou seu sensor quântico — um diamante contendo átomos especiais — na ponta de uma fina fibra de vidro e o posicionou entre duas uvas. Ao fazer brilhar luz laser verde através da fibra, eles conseguiram fazer esses átomos brilharem em vermelho. O brilho desse brilho vermelho revelou a força do campo de micro-ondas ao redor das uvas.

"Usando essa técnica, descobrimos que o campo magnético da radiação de micro-ondas se torna duas vezes mais forte quando adicionamos as uvas", diz Fawaz.

O autor sênior, Professor Thomas Volz, que lidera o Grupo de Materiais e Aplicações Quânticas na Escola de Ciências Matemáticas e Físicas da Macquarie, diz que as descobertas abrem possibilidades interessantes para a miniaturização da tecnologia quântica.

O tamanho e o formato das uvas provaram ser cruciais para o sucesso do experimento. Os experimentos da equipe se basearam em uvas de tamanho preciso — cada uma com aproximadamente 27 milímetros de comprimento — para concentrar energia de micro-ondas aproximadamente na frequência correta do sensor quântico de diamante.

Dispositivos de detecção quântica tradicionalmente usam safira para esse propósito. No entanto, a equipe da Macquarie teorizou que a água pode funcionar ainda melhor. Isso fez com que as uvas, que são principalmente água envolta em uma casca fina, fossem perfeitas para testar sua teoria.

"A água é, na verdade, melhor que a safira para concentrar energia de micro-ondas, mas também é menos estável e perde mais energia no processo. Esse é o nosso principal desafio a resolver", diz Fawaz.

Olhando além das uvas, os pesquisadores agora estão desenvolvendo materiais mais confiáveis que podem aproveitar as propriedades únicas da água, nos aproximando de dispositivos de detecção mais eficientes.