Assim como a computação qua¢ntica promete revolucionar a computação tradicional, tecnologias como os sensores qua¢nticos tem o potencial de mudar radicalmente nossa abordagem para entender nosso universo.

Os projetos são apoiados por meio do programa Quantum Technologies for Fundamental Physics, oferecido pelo Conselho de Instalações de Ciência e Tecnologia (STFC) e pelo Conselho de Pesquisa em Ciências Fa­sicas e de Engenharia (EPSRC) como parte do Fundo de Prioridades Estratanãgicas do UKRI. O programa faz parte do Programa Nacional de Tecnologias Quantum.

AION: Um Observatório e Rede de Interfera´metros Atom do Reino Unido recebeu £ 7,2 milhões em financiamento e seráliderado pelo Imperial College London. O projeto desenvolvera¡ e usara¡ tecnologia baseada na interferaªncia qua¢ntica entre a¡tomos para detectar matéria escura ultraleve e fontes de ondas gravitacionais, como colisaµes entre buracos negros massivos distantes no universo e processos violentos no ini­cio do universo. A equipe projetara¡ um interfera´metro de a¡tomo de 10m, preparando a construção do instrumento em Oxford e abrindo o caminho para experimentos futuros em larga escala no Reino Unido. Os membros do consãorcio AION também contribuira£o para o MAGIS, um experimento parceiro nos Estados Unidos.

A equipe de Cambridge no AION éliderada pelo Professor Valerie Gibson e Dr. Ulrich Schneider do Laborata³rio Cavendish, ao lado de pesquisadores do Instituto Kavli de Cosmologia, do Instituto de Astronomia e do Departamento de Matema¡tica Aplicada e Fa­sica Tea³rica. O Dr. Tiffany Harte ira¡ co-liderar o desenvolvimento do transporte de a¡tomos frios e sequaªncias de resfriamento final para AION, e o Dr. Jeremy Mitchell ira¡ co-liderar a leitura de dados e capacidades de rede para AION e MAGIS, e realizar a análise de dados e interpretação tea³rica.

“Este anaºncio do STFC para financiar o projeto AION, que juntamente com algum financiamento inicial da Fundação Kavli, nos permitira¡ direcionar questões abertas em física fundamental e trazer novas pesquisas interdisciplinares para a Universidade em um futuro previsível”, disse Gibson.

“Todo efeito fa­sico, conhecido ou desconhecido, deixa sua impressão digital na evolução de fase de um sistema qua¢ntico coerente, como a¡tomos frios; requer apenas detectores suficientemente sensa­veis ”, disse Schneider. “Estamos entusiasmados em contribuir com nossa tecnologia de a¡tomo frio para este esfora§o interdisciplinar e desenvolver interferometria atômica em um detector poderoso para a física fundamental.”

O projeto Sensores Qua¢nticos para o Setor Oculto (QSHS), liderado pela Universidade de Sheffield, recebeu £ 4,8 milhões em financiamento. O projeto visa contribuir para a busca de a¡xions,partículas 'ocultas' de baixa massa que são candidatas a resolver o mistério da matéria escura. Eles desenvolvera£o uma nova tecnologia de medição qua¢ntica para inclusão no experimento ADMX dos EUA, que pode então ser usada para pesquisar axions em partes do halo de matéria escura de nossa gala¡xia que nunca foram exploradas antes.

“A equipe ira¡ desenvolver uma nova tecnologia eletra´nica com um altonívelde sofisticação e implanta¡-la para procurar aspartículas de menor massa detectadas atéo momento”, disse o professor Stafford Withington do Laborata³rio Cavendish, co-investigador e cientista de projeto saªnior no QSHS. “A previsão éque essaspartículas existam teoricamente, mas ainda não foram descobertas experimentalmente. Nossa capacidade de sondar a natureza particulada do mundo fa­sico com sensibilidades que ultrapassam os limites impostos pela incerteza qua¢ntica abrira¡ uma nova fronteira na física.

“Esta nova janela permitira¡ que os fa­sicos explorem a natureza da realidade física nonívelmais fundamental, e éextremamente empolgante que o Reino Unido esteja desempenhando um importante papel internacional nesta nova geração da ciência”

O professor Withington também estãoenvolvido na determinação da massa absoluta de neutrinos usando tecnologias qua¢nticas, que seráliderado pela UCL. O projeto visa aproveitar os avanços recentes em tecnologias qua¢nticas para resolver um dos desafios pendentes mais importantes na física departículas - determinar a massa absoluta dos neutrinos. Uma daspartículas de neutrinos mais abundantes do universo éum subproduto da fusão nuclear dentro das estrelas, sendo, portanto, a chave para a nossa compreensão dos processos dentro das estrelas e a composição do universo. Além disso, saber o valor da massa do neutrino éfundamental para nossa compreensão da origem da matéria e da evolução do universo. Eles são mal compreendidos, no entanto,

Os pesquisadores de Cambridge também estãoenvolvidos no projeto Simuladores Qua¢nticos para Fa­sica Fundamental, liderado pela Universidade de Nottingham. O projeto visa desenvolver simuladores qua¢nticos capazes de fornecer insights sobre a física do universo muito primitivo e dos buracos negros. Os objetivos incluem simular aspectos de buracos negros qua¢nticos e testar teorias do va¡cuo qua¢ntico que sustentam as ideias sobre a origem do universo.