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Coluna Aqui tem Quântica: Prêmio Nobel de Física reconhece efeitos quânticos em grandes escalas

A teoria quântica consolidou-se como um dos maiores êxitos da física moderna ao descrever o comportamento de átomos e moléculas. Ainda assim, permaneceu por muito tempo uma questão central: até que ponto os fenômenos quânticos poderiam manifestar-se em sistemas compostos por um grande número de partículas. O Prêmio Nobel de Física de 2025 foi concedido a John Clarke, Michel H. Devoret e John M. Martinis pela demonstração experimental de que efeitos característicos da mecânica quântica, como o tunelamento e os níveis de energia quantizados, também podem ocorrer em circuitos elétricos de dimensões macroscópicas.

De forma simplificada, partículas atômicas obedecem a regras diferentes daquelas que governam os objetos do cotidiano. Um carro, por exemplo, pode assumir qualquer velocidade entre 0 e 150 km/h, o que significa que sua energia cinética pode variar de modo contínuo. Já um elétron em um átomo só pode ocupar certos níveis de energia específicos, separados entre si por intervalos definidos. Esse comportamento discreto é conhecido como quantização da energia.

Outro fenômeno característico da mecânica quântica é o tunelamento. Em um sistema clássico, um carro sem energia suficiente jamais conseguiria subir uma ladeira. No entanto, um elétron pode atravessar uma barreira de energia mesmo sem possuir energia suficiente para superá-la, devido à natureza ondulatória de sua função de onda. Há, portanto, uma probabilidade finita de que ele apareça do outro lado da barreira.

Normalmente, quando um grande número de partículas está envolvido em um sistema, esses efeitos tipicamente quânticos desaparecem. Os experimentos reconhecidos com o Nobel de 2025 mostraram que isso nem sempre ocorre. Utilizando supercondutores, materiais nos quais a corrente elétrica flui sem resistência, e separando dois deles por uma camada isolante extremamente fina, formando uma junção de Josephson, os pesquisadores observaram comportamentos quânticos coletivos em uma corrente composta por bilhões de elétrons.

Foi demonstrado que o sistema podia atravessar a barreira isolante por tunelamento e apresentar níveis de energia quantizados, evidenciando que propriedades quânticas podem persistir mesmo em escalas macroscópicas. Esses resultados abriram caminho para o desenvolvimento de tecnologias baseadas em princípios quânticos, como computadores, sensores e dispositivos de comunicação de alta precisão, e ampliaram os limites do mundo quântico para dimensões mais práticas.


Fonte: Lucas Araujo de Lima Dias, Center for Theoretical Chemistry, Ruhr-Universität Bochum, Universitätsstr. 150, 44801 Bochum, Germany