O termo “quântico” já passou a fazer parte de discussões cotidianas, de temas de vídeos da plataforma YouTube e até palestras sobre sucesso profissional. Alguns desses debates são considerados pseudocientíficos, mas a área da mecânica quântica faz parte da física desde o começo do século passado. Esse ramo estuda os fenômenos que ocorrem em escalas do tamanho de um átomo ou até menores. Nesse mundo microscópico, muitas das regras que fazem sentido no cotidiano não se aplicam. O contrário também é verdade: vários eventos quânticos não se repetem em escala macroscópica. 

Como tudo se dá em uma escala muito pequena, especialistas da física precisam empregar os mais diversos métodos para analisar um fenômeno quântico, em um processo chamado de reconstrução do estado quântico. Esse é um dos obstáculos para o desenvolvimento de computadores quânticos, máquinas que processam informações de forma muito mais rápida do que um computador comum. Doutor pelo programa de pós-graduação em Física da UFMG, o pesquisador Mário Foganholi Fernandes pesquisou maneiras de fazer tal reconstrução.

O método investigado por ele é chamado de pticografia quântica. Por meio dessa técnica, um objeto quântico é atingido por diversos feixes de luz vindos de uma mesma direção. Cada um interage com um fragmento do evento quântico e carrega informações parciais sobre ele. Quando os dados fornecidos por todos os feixes de luz são trabalhados e unidos, tem-se uma ideia do estado quântico como um todo. 

Para demonstrar que a pticografia realmente funciona, Mário Fernandes realizou  procedimentos computacionais e experimentos práticos. No laboratório, foi necessário substituir o estado quântico por lasers matematicamente análogos a um objeto quântico. As conclusões são promissoras e mostram que a pticografia é eficaz e que outros métodos igualmente simples também poderiam ser investigados. Apesar de não ser a primeira, nem a única técnica capaz de reconstruir o estado quântico, a pticografia se destaca por ser mais fácil de ser adotada do que métodos alternativos. 

Ouça o programa:

Raio-x da pesquisa

Tese: Quantum Ptychography

O que é: tese de doutorado que estudou um novo método para reconstruir o estado quântico, chamado pticografia quântica. Mais simples que outros métodos de reconstrução, ela permite investigar características de um objeto usando feixes de luz para coletar informações de várias partes dele. A conclusão de Mário Foganholi Fernandes é que o método é eficiente para reconstruir estados quânticos, o que abre a possibilidade, entre outras coisas, para a criação de computadores quânticos.

Pesquisador: Mário Foganholi Fernandes

Programa de pós-graduação: Física

Orientadores: Professores Leonardo Teixeira Neves e Reinaldo Oliveira Vianna (coorientador)

Ano da defesa: 2022

Financiamento: CNPq e Fapemig

O episódio 125 do programa Aqui tem ciência tem apresentação e produção de Joabe Andrade e edição de Alessandra Ribeiro. Os trabalhos técnicos são de Cláudio Zazá. O programa é uma pílula radiofônica sobre estudos da UFMG e abrange todas as áreas do conhecimento. A cada semana, a equipe da Rádio UFMG Educativa apresenta os resultados de um trabalho de pesquisa desenvolvido na Universidade. O Aqui tem ciência fica disponível em aplicativos de podcast, como o Spotify, e vai ao ar na frequência 104,5 FM, às segundas, às 11h, com reprises às quartas, às 14h30, e às sextas, às 20h.