Primeira máquina quântica é o avanço do ano pela revista 'Science'

Dispositivo mecânico que opera no domínio quântico chega ao primeiro lugar da lista dos avanços científicos de 2010

estadão.com.br,

16 Dezembro 2010 | 19h07

Até este ano, todos os objetos feitos pelo homem se moviam de acordo com as leis da mecânica clássica. Em março, no entanto, um grupo de pesquisadores desenhou um aparelho que se move de uma maneira que apenas as leis da mecânica quântica (grupo de regras que determinam o comportamento de pequenas coisas como moléculas, átomos e partícula subatômicas) podem descrever. Em reconhecimento ao novo terreno conceitual atingido com esse trabalho, a revista Science nomeou este o avanço científico mais significante do ano de 2010.    

 

 

Os físicos Andrew Cleland e John Martinis da Universidade da Califórnia, em Santa Barbara e seus colegas desenvolveram a máquina - uma pequena pá semicondutora, visível a olho nu, que os cientistas fizeram dançar em um "ritmo quântico". Primeiro eles resfriaram a pá até que ela atingiu seu "estado fundamental", ou o estado de menor energia permitido pelas leis da mecânica quântica (um objetivo longamente buscado pelos físicos). Então eles aumentaram a energia do aparelho em um quantum para produzir um estado puramente quantum-mecânico de movimento. Eles conseguiram até colocar o aparelho em ambos os estados ao mesmo tempo, para que ele literalmente vibrasse um pouco e muito ao mesmo tempo - um fenômeno estranho, permitido apenas pelas leis da mecânica quântica.

 

Além desse avanço, a revista Science também reconheceu outras nove pesquisas como importantes avanços do ano de 2010. Os editores também escolheram 10 "ideias da década", que transformaram o cenário da ciência no século XXI.

 

A máquina quântica prova que os princípios da mecânica quântica podem se aplicar ao movimento de objetos macroscópicos, assim como partículas atômicas e subatômicas. Ela fornece o primeiro passo para ganharmos total controle sobre as vibrações dos objetos em um nível quântico. Tal controle sobre o movimento de um mecanismo projetado deve permitir que os cientistas manipulem esses minúsculos movimentos, assim como hoje eles conseguem controlar correntes elétricas e partículas de luz.

 

Essa habilidade deve levar a novos aparelhos para controlar estados quânticos da luz, detectores ultrassensíveis de força e, por fim, investigações sobre as fronteiras da mecânica quântica e nossa noção de realidade. (Esse último grande objetivo pode ser atingido tentando colocar um objeto em um estado em que esteja literalmente em dois lugares ligeiramente diferentes ao mesmo tempo, um experimento que pode revelar precisamente porque algo tão grande quanto um ser humano não pode estar em dois lugares ao mesmo tempo).

 

Lista da Science dos outros nove avanços de 2010:

 

Biologia sintética: Em um momento decisivo para a biologia e para a biotecnologia, pesquisadores construíram um genoma sintético e usaram sua criação para transformar a identidade de uma bactéria. O genoma substituiu o DNA da bactéria para que ela produzisse um novo conjunto de proteínas. No futuro, pesquisadores pretendem sintetizar genomas para a produção de combustível, medicamentos e outros produtos.

 

Genoma neandertal: Pesquisadores sequenciaram o genoma neandertal dos ossos de três mulheres que viveram na Croácia entre 38.000 e 44.000 anos atrás. Novos métodos de sequenciamento de fragmentos degradados de DNA permitiram que os cientistas fizessem a primeira comparação direta entre o genoma do homem moderno e nossos ancestrais neandertais.

 

 

Profilaxia do HIV: Dois testes de prevenção do HIV diferentes mostraram sucesso inequívoco: um gel vaginal que contém tenofovir, um medicamento anti-HIV, reduziu as infecções em 39% nas mulheres e um método profilático oral levou a 43,8% menos casos entre transgêneros.

 

Sequenciamento de exons/Genes de doenças raras: sequenciando apenas os exons de um genoma ou a pequena porção que realmente codifica proteínas, os pesquisadores que estudam doenças raras e hereditárias causadas por apenas um gene com defeito conseguiram identificar mutações específicas que determinam pelo menos uma dúzia de doenças.

 

Simulações de dinâmicas moleculares: simular os giros que as proteínas fazem quando elas se dobram tem sido um pesadelo para a combinação. Agora pesquisadores têm aproveitado um dos computadores mais poderosos do mundo para acompanhar o movimento dos átomos em uma pequena proteína que se dobra por um período de tempo 100 vezes maior que todos os esforços anteriores.

 

 

Simulador quântico: para descrever o que eles veem no laboratório, físicos constroem teorias baseadas em equações. Aquelas equações podem ser muito difíceis de resolver. Esse ano, no entanto, pesquisadores encontraram um atalho fazendo simuladores quânticos - cristais artificiais nos quais feixes de laser se comportam como íons e átomos presos na luz fazem o papel de elétrons. O simulador dá respostas rápidas para problemas teóricos e pode até ajudar a resolver mistérios como a supercondutividade.

 

Genômica da próxima geração: tecnologias de sequenciamento mais rápido e barato estão permitindo estudos em larga escala de DNA moderno e antigo. O projeto dos 1.000 genomas, por exemplo, já identificou parte das variações de DNA que nos tornam seres humanos únicos.

 

 

Reprogramação de RNA: Reprogramar as células voltando seus relógios de desenvolvimento para fazendo com que elas se comportem como células-tronco em especialização se tornou uma técnica padrão de laboratório para o estudo de doenças e desenvolvimento. Esse ano, pesquisadores encontraram uma maneira de fazer isso usando RNA. Comparado aos métodos anteriores, a nova técnica é duas vezes mais rápida, 100 vezes mais eficiente e potencialmente mais segura.

 

O retorno do rato: Os camundongos dominam mundo dos animais de laboratório, mas para muitos propósitos os pesquisadores preferem os ratos. Ratos são mais fáceis de se trabalhar e anatomicamente mais parecidos com os seres humanos; sua grande desvantagem é que métodos usados para fazer "camundongos knockout" - animais específicos para pesquisa que têm genes específicos precisamente desativados - não funcionam em ratos. Uma pesquisa desse ano, no entanto, promete trazer "ratos knockout" para os laboratórios.

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