Never Too Young To Die

Prologue: Ragnar’s Renegades

Ok I’m doing this now because a lot of my kiss discord friends want this and I have been obsessed with this movie lately so I might do this for a while. Hopefully you all will enjoy this continuation/rewrite of Never Too Young To Die

Also in my rewrite, I don’t really know what pronouns Velvet used so I’m gonna make them go by all pronouns. I feel like it suits them

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Night is usually a peaceful time. The lights are down, everyone is asleep and dreaming away. But not here in California. The night is still young and the city is still alive and of course, the rebels are on the rise. Fort MacArthur, once a large military base, is where the devoted renegades of the city are running wild. They all devote themselves to a powerful mastermind. They are flamboyant and fierce but merciless and devilish and looked down at her rebels sitting in a pit down below of their secret camp. She smirked and looked, revelling in the praise of her followers as they chanted her name, a dastardly plan in her eyes

“My little slugs, how are we tonight?” He shouted, receiving shouts of praise once again. “Very good. Let me think, we’ve got access to their computers, how to channel radioactive waste and all of it will go from Diablo Canyon into those unfortunate souls drinking water. We’ve got everything we need to set our plan into motion!” She declared proudly. Her followers cried out in joy over their victory

“However, there is a slight glitch. Someone had stolen our little disk. The last piece of the puzzle.” She stated gloomily and the others below her groaned in disbelief and anger, ranting to one another and were ready to destroy something nearby in rage.

“Velvet! I’ve got something for you!” A voice called out, gaining everyone’s attention “Bring her in!” She ordered some of her crew members, carrying a woman down the path. Velvet looked down to see a slender woman with black hair and cold gray eyes and gave her a smirk. This was Rayla, Velvets right hand lady and the most dangerous of her renegades. Well, except for herself of course.

“Rayla! Well done darling!” Velvet thanked, jumping down to join her and they looked at their prisoner. The poor woman has been chosen as the perfect source of the culprit. They lowered her into the pit and she looked at Ragnar in horror.

“Now tell me, who did it?” She ordered and the woman looked on in fear, but she stood her ground.

“I’ll never tell you! You can’t get me to talk!” She whimpered and Rayla dropped down and grabbed her by the collar of her shirt.

“We can! Do not dare test him!” She shouted to her face. As she held her up close to her face, Rayla noticed something dangling off of her ear. A circular emblem with a star pattern engraved in the token. Velvet took a notice as well and ripped it off her ear, receiving a shriek of pain from their prisoner.

“Stargrove huh? What’s her name?” She asked.

“Some bitchy name like Lily Jones? I don’t know, doesn’t matter right?” Rayla replied

“You’re right. It doesn’t.” He answered. The other followers smirked with satisfaction and Lily was shaking in fear, hoping she would be spared.

“Please don’t kill me! I promise I’ll do anything for you! But please leave me alone!” She cried in desperation. Velvet leaned down and caressed her cheek

“Listen darling. Be careful with who you trust because in this place, chances have to be earned.” She whispered gently, revealing her long fingernail and stabbed her prisoner with no hesitation. As her prisoner fell to ground, slowly losing consciousness and passing away, the others cheered for their mighty leader.

“Now everyone, change of plan. Get me Stargrove! I want Stargrove!” She announced angrily. Everyone scrambled together and started to run around in a frenzy while Velvet took the emblem and strutted off. Now it was time for the biggest fight of the decade.

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Velvet inspected the emblem stolen from her disappointing prisoner, checking every detail possible. Something about the pendent enrages her, hidden deep inside she is disturbed by it, something she never shared with anyone. Except for her.

“Everything alright?” Velvet looked up and saw Rayla, standing by the doorway of their master bedroom.

“With you here, everything is perfect.” Velvet purred, throwing the pendent behind him and getting up to take his partners hand. “Great job out there darling. Like always.” He complimented, kissing the hand of his most loyal partner

“Sorry the prisoner was disappointing again. These bastards can be so rude.” Rayla apologized but Velvet raised a hand to stop her

“You weren’t the problem my love. They had their chance and they didn’t take it so they brought it upon themselves.” Velvet explained, lying down on the couples large red bed. “Aside from dealing with that lunatic, how was your day?”

“Well not the greatest. I was talking to Pyramid and found out that Stargrove’s Faction has slaughtered about 8 of our crew. I tried to get them but they left in the nick of time.” She replied and Velvet spotted a bleeding area on Rayla’s arm.

“Come here. Your arm is bleeding. We can’t have that.” Rayla sat down and Velvet quickly but safely pulled off her long dark trench coat and started tending to his lovers wound.

“Again, sorry for wasting too much time on that issue. I was being careless again.”

“You don’t have to apologize about that babe. I just wished someone told me sooner. That way I would’ve been there to protect you.”

“You’ve done it before countless times. I just want to return the favour.”

“Darling, you already know that you are more than worthy of me and my love. You don’t need to hurt yourself to prove it.” Velvet took her hands and kissed each one of them delicately and Rayla smiled hard.

“You know for a criminal, you’re quite a charmer.”

“Everyone’s got their talents.” She smiled back and Rayla threw her jacket to the floor.

“Speaking of talents, the finger always amazes me. Where did you come up with that idea?” She asked, tugging off her boots

“I’m just that good I guess. I come up with some wacky things from time to time. But trust me, I’ll use it again in order to make Stargrove pay.” She swore and gripped the blankets of the bed, anger returning again

“Why does he keep coming back and getting us all killed? Doesn’t he have anything better to do with his time?” Rayla asked annoyed

“He and I have been… acquainted before. But I put the past behind me unlike him. But he’s not very bright. I know he’s gonna come and get us at our base but we’ll be ready for him.” Velvet explained, smirking once more

“How do you know that?”

“Riley knew a guy from his little faction and so he gets a lot out of him, even if he has to do some convincing. Riley surprises me with that kind of stuff.” He admitted and goes over to Rayla, hanging up her coat

“That’s wild. But then, you come up with the best schemes around here.” Rayla admitted, smirking as Velvet wrapped their arms around her. “Seriously, you blow me away.”

“And you will be the best killer for the job!” Velvet responded and they plopped back on their bed, laughing and enjoying themselves. “And side note, I’ve got a show coming up. April 21 and I need a good opening act. You will be perfect on that stage my dearest.”

“I love these things about you. You love chaos and destruction but you still have a soft spot for me.” Rayla remarked and Velvet strokes her cheek.

“It’s true but my love for you is stronger than any explosive. Just know that you are the most precious thing I can ever love.” They smiled at each other and kissed passionately on the lips.

“You got it babe. Opening act on April 21, I’ll be there.” She answered

“Knew I could count on you. Now, how about a little bit of fun tonight. What do you say?” Velvet asked, gently pushing her down on the bed.

“I’d love to but I’m feeling tired after all the shit that happened today.” Rayla admitted and slowly pulled the blankets over herself.

“Fair enough. But don’t forget that you promised for fun the other night.” He teased and Rayla threw a pillow at him, causing the two of them to erupt in laughter. “Just rest up ok darling?” He leaned down and gently kissed her and Rayla played with his hair until they let go to breathe

“Goodnight Vel. Love you.” She said softly and blew them a kiss as they started to leave the room. “Will you be back soon?”

“Yes. Just need some air. Goodnight darling. I’m so lucky to have such a wonderful companion like you.” They whispered, blowing a kiss back at her before shutting the door. As they did, they immediately started to panic over the pendent, feeling a cold pressure on themself.

“He can do whatever he wants with me. But he’s not getting anywhere near my girl. I’ll make sure of it.” They muttered slowly levelling their breathing before opening the door to reunite with their lover, forging more plans to stop Stargrove

In 1942 General Douglas MacArthur ordered this Packard Clipper Eight sedan with virtually every option including air conditioning, overdrive, and radio.

The $1,341 base price nearly doubled to $2,600. The factory returned his check and delivered the car to his station in Australia as a gift.

The car was MacArthur's until 1948, when he gave it to his driver who had served the general.

The car sat forgotten in a barn in Texas for 30 years. MacArthur made arrangements through a Navy friend to ship the car on the aircraft carrier Princeton to San Diego.

Then on a military flatbed it shipped to Fort Sam Houston, Texas. It was released to the driver in his home city of Dallas. He made arrangements to have military hardware removed and painted a bright post war color. However, he had to wait as they were busy.

Before he could get it done he parked the car in his small, dirt floor garage. He died in his sleep and it remained there untouched for years. The car still had MacArthur's old army helmet and Corncob pipe in the back seat It may be in Golden, Colorado now

K-9 Veterans Day

Joseph White, a retired military working dog trainer, came up with the idea for K-9 Veterans Day. By his efforts, his home state of Florida recognized the day in 2009. Other states have since recognized it as well, although it has not been recognized on the national level. The day is dedicated not only to K-9 veterans of the military, but also to customs dogs, search and rescue dogs, police dogs, border patrol dogs, and secret service dogs. March 13 is the date of the holiday because the K-9 Corps was created on March 13, 1942. The Quartermaster Corps of the Army began training dogs on that date, making it the moment when dogs officially became part of the U.S. Armed Forces.

Three months before Pearl Harbor, U.S. Army Sgt. Robert H. Pearce started a small K-9 command program at Fort MacArthur in San Pedro, Los Angeles. He brought Hollywood dog trainer Carl Spitz on board. (Spitz was known for owning and training a Cairn Terrier named Terry, who was best known for playing the role of Toto in The Wizard of Oz.) In January of 1942, they began asking people in Los Angeles to bring their dogs to Pershing Square to be used in the war effort. Over 1,000 dogs were brought, including Rudy Vallee’s Doberman Pinscher, King, and Mary Pickford’s German Shepherd, Silver. The program was known as Dogs for Defense. These dogs would go on to be used by the K-9 Corps.

Originally, thirty breeds of dogs were accepted by the K-9 Corps, but this was narrowed down to seven: German Shepherds, Siberian Huskies, collies, Belgian Sheepdogs, Doberman Pinschers, Eskimo dogs, and Malamutes. New dogs were first given obedience training. They were then given additional training to be a scout or patrol, messenger, sentry, or mine detector. Within eight to twelve weeks they completed their training. The original idea was to have 200 dogs in the K-9 Corps, but by the end of World War II, the number had ballooned to more than 10,400. Most of the dogs were family pets.

Although dogs were first formally trained for military service during World War II, they have been used in war since antiquity. More recently, some were used informally during the Civil War. During World War I, the German, British, and Belgian armies used them to pull carriages and wagons loaded with guns and supplies, to pull telephone lines, to carry messages, and to comfort those who had been injured. About 7,000 dogs were used in World War I, but not only a few of these were from the United States.

As of the late 2010s, over 2,500 dogs actively serve in the military, and about 700 are deployed overseas. Military dogs sniff out bombs and weapons, search and patrol, perform guard duty, and serve as companions to those who suffer from post-traumatic stress disorder and traumatic brain injury. Military dogs are usually German Shepherds, Belgian Malinois, or Labrador Retrievers. Dogs in the military now can receive medals and awards, and they often have retirement and memorial services held for them. In law enforcement, dogs began being used more in the 1970s. These dogs patrol, perform search and rescue missions, and detect drugs, explosives, cadavers, and arson accelerants. Dogs in both military and law enforcement roles, as well as dogs in other similar official roles, are all honored today.

How to Observe

Here are some ideas on how to celebrate the day:

If you have, work with, or train a military dog, law enforcement dog, or dog in a similar role, make the day extra special for them.

Contact your representatives and encourage them to support a K-9 Veterans Day on the state or national level.

Support K-9 Courage, a group that provides healthcare assistance to retired police and military dogs, and gives support to service dogs who assist veterans with post-traumatic stress and traumatic brain injury. You could help raise funds or have your own dog participate in “Dogs Salute Dogs.”

Learn about notable dogs who have served in the military, such as Sgt. Stubby, Chips, Lex, and Cairo.

Visit a memorial dedicated to dogs, such as the War Dog Memorial at the March Field Air Museum in Riverside, California; the War Dog Memorial in Hartsdale Pet Cemetery in Hartsdale, New York; the National War Dog Cemetery and War Dog Memorial at Naval Base Guam; The Pennsylvania War Dog Memorial; or the Military Working Dog Teams National Monument in San Antonio, Texas.

Visit Sgt. Stubby, who is stuffed and on display, and covered with a blanket that holds his medals, in an exhibit titled “The Price of Freedom: Americans at War” at the National Museum of American History.

Watch a movie or documentary about military or police dogs such as Max, Sgt. Stubby: An American Hero, War Dog: A Soldier’s Best Friend, Megan Leavey, or War Dogs: America’s Forgotten Heroes.

Source

Unidade 731: As fábricas da morte do Império Japonês - parte 1

As experiências macabras dos cientistas e militares japoneses com cobaias humanas na Segunda Guerra Mundial para o desenvolvimento de armas de guerra biológicas de destruição em massa e disseminação de epidemias entre populações civis

De tão escabrosos, aterrorizantes e chocantes, os crimes da Unidade 731 foram desconsiderados e até declarados impossíveis de terem ocorrido até a descoberta de corpos sob as ruas de Tóquio, o que obrigou o Japão a admitir que usou seres humanos em experiências de armas biológicas em um dos piores crimes de guerra cometidos pelo Exército Imperial Japonês na China e outros países da Ásia. Por que o Ocidente ignorou por tanto tempo estas atrocidades? Você irá saber as respostas a partir de agora em reconstituições históricas minuciosas e assustadoras baseadas em importantes pesquisas originais que atestam que a crueldade e a maldade humanas não têm limites.

Por Cláudio Tsuyoshi Suenaga

Em 1989, operários que trabalhavam em obras de reurbanização nas ruas de Shinjuku (“Nova Pousada”), um movimentado e famoso bairro comercial e administrativo de Tóquio, iluminado por néon e repleto de bares, restaurantes, animadas discotecas, salas de karaokê e hotéis de luxo, encontraram sob o asfalto centenas de corpos de pessoas que foram usadas em experiências macabras. A notícia dessa descoberta obrigou o governo japonês a reconhecer o mais terrível segredo escondido desde a Segunda Guerra Mundial (1939-1945): a Unidade 731, que se dedicava a experiências para o desenvolvimento de armas de guerra biológicas com cobaias humanas.

Até então, os governos tanto do Japão como dos Estados Unidos negavam essas atrocidades. E com a abertura dos relatórios das experiências biológicas da Segunda Guerra Mundial em 1993, finalmente o segredo oficial tornou-se público, e uma série de relatórios oficiais vieram à tona. Em um arquivo do quartel general Douglas MacArthur (1880-1964), consta que uma investigação sobre a Unidade 731 foi realizada sob ordens da Junta de Chefes do Estado Maior, que ordenou que se guardasse “segredo absoluto na intenção de proteger os interesses dos Estados Unidos e salvá-los do escândalo”.

Muitas vítimas resolveram quebrar o silêncio e dar seus depoimentos sobre a Unidade 731, sendo que muitas delas eram soldados norte-americanos que haviam sido usados como cobaias nas experiências. “Que me matem se não digo a verdade, pois jamais esquecerei!”, declarou furiosamente Joseph Gozzo, antigo engenheiro de aviação, que vivia em San José, na Califórnia. Enquanto esteve preso, foi usado em experiências onde teve bastões de vidro introduzidos no seu ânus. “Não posso acreditar que o nosso governo os tenha deixado livres”, disse.

Shirô Ishii, o Josef Mengele japonês

Shirô Ishii

O jovem general e oficial médico-chefe Shirô Ishii (1892-1959) era um brilhante microbiólogo do Exército. Foi em 1930 que ele propôs pela primeira vez a criação de uma pesquisa biológica e química japonesa após uma viagem de estudos de dois anos ao exterior, sob o argumento de que as potências ocidentais estavam desenvolvendo seus próprios programas. Seu apelo mais forte e quase irresistível era: “A guerra biológica deve ter muitas possibilidades. De outra forma, a Liga das Nações não a teria proibido”.

Quando o Japão invadiu a Manchúria em 1931, Ishii vislumbrou sua oportunidade. Foi em Beiyinhe, onde começou suas terríveis experiências químicas e biológicas. Com uma grande verba anual e 300 homens, sua primeira missão recebeu o nome secreto de “Unidade Togo”.  A Unidade Tōgō foi implementada na Fortaleza de Zhong Ma, uma prisão usada como campo de experimentação em Beiyinhe, uma vila a 100 km ao sul de Harbin na Ferrovia Sul da Manchúria. Conhecidas como “Campo de Prisão Zhong Ma”, as instalações da Unidade 731 foram construídas com mão de obra forçada chinesa. No centro, existia um grande edifício, o “Castelo Zhong Ma”, que mantinha os prisioneiros em um laboratório.

Fortaleza de Zhong Ma

Sadao Araki

Com sua carismática personalidade, Ishii logo atraiu a atenção dos oficiais veteranos e conseguiu uma rápida promoção de posto. Em 1932 era alçado ao comando do Laboratório de Pesquisa de Prevenção de Epidemias, tornando-se o mais jovem oficial a ocupar um alto cargo no Exército Japonês. Aliando-se com ultranacionalistas do Ministério de Guerra do Japão, Ishii fez uma forte pressão a favor do desenvolvimento de armas biológicas. Entre seus protetores estavam alguns dos mais proeminentes representantes do estamento militar, entre eles o ministro do Exército Sadao Araki (1877-1966), general, estadista e líder da facção Kodoha, um grupo ultranacionalista dos anos 1930, e que por sua participação na Segunda Guerra Mundial foi condenado por crimes de guerra e sentenciado à prisão perpétua.

Chikahiko Koizumi

Um dos principais apoiadores de Ishii dentro do Exército era o coronel Chikahiko Koizumi (1844-1945), que mais tarde se tornou ministro da Saúde e do Bem-estar do Japão de 1941 a 1945 sob o gabinete de Fumimaro Konoe (primeiro-ministro de 1937 a 1939, e que cometeu suicídio com a vitória dos Aliados) e do general Hideki Tojo (primeiro-ministro de 1941 a 1944 e líder de fato do país durante a maior parte da Segunda Guerra Mundial), até que ficou sob suspeita de crimes de guerra com a derrota do Japão e cometeu suicídio por seppuku. Formado na Universidade Imperial de Tóquio, Koizumi havia se juntado a um comitê secreto de pesquisa de gás venenoso em 1915, durante a Primeira Guerra Mundial, quando ele e outros oficiais ficaram impressionados com o uso bem-sucedido de gás cloro pelos alemães na Segunda Batalha de Ypres, onde os Aliados sofreram 15 mil baixas como resultado do ataque químico. Ele se tornou cirurgião-geral do Exército Imperial Japonês em 1934.

Ishii costumava frequentar festas regadas a bebida que duravam a noite inteira, além de ter sido um promíscuo mulherengo, conhecido nas principais casas de gueixas por sua preferência por adolescentes. Ainda não se sabe como Ishii financiava suas atividades “recreativas” com o salário de jovens oficiais. Posteriormente tornou-se um homem rico, exigindo comissões dos empreiteiros que construíram suas diversas “instalações”.

Uma fuga de prisioneiros no outono de 1934 e uma explosão posterior (que se acredita ter sido um ataque) em 1935, levaram Ishii a fechar a Unidade Togo na Fortaleza de Zhongma. Ele recebeu então a autorização para se mudar para Pingfang, a aproximadamente 24 km ao sul de Harbin, para estabelecer uma instalação nova e muito maior.

Em 1936, o imperador Hirohito autorizou, por decreto imperial, a expansão desta unidade e sua integração ao Exército Kwantung como Departamento de Prevenção de Epidemias e Purificação de Água (Kantōgun Bōeki Kyūsuibu Honbu), originalmente ajustada às políticas, ideologias e seções da Kempeitai (Polícia Militar). Foi dividida ao mesmo tempo em “Unidade Ishii” e “Unidade Wakamatsu” com base em Hsinking. A partir de agosto de 1940, todas essas unidades eram conhecidas coletivamente como “Departamento de Prevenção de Epidemias e Purificação de Água do Exército Kwantung” ou “Unidade 731”.

A Unidade 731 em Pingfang, sul de Harbin

Um projeto especial de codinome Maruta usou seres humanos para experimentos. As cobaias eram chamadas eufemisticamente de “tora”. Este termo surgiu como uma piada da equipe porque a história oficial de cobertura da instalação dada às autoridades locais era que se tratava de uma serraria. Em um relato de um homem que trabalhava como “funcionário civil júnior uniformizado” do Exército Japonês na Unidade 731, o termo maruta veio do alemão, significando experimento médico, usado em contextos como “Quantas toras caíram?”

Numerados em ordem crescente até o número 500, as cobaias eram selecionadas para fornecer uma ampla amostra da população e incluíam além de crianças, idosos e mulheres grávidas, criminosos comuns, bandidos capturados e partidários anti-japoneses, prisioneiros políticos e também pessoas presas pelos Kempetai por supostas “atividades suspeitas”. Eram bem alimentados e faziam exercícios regularmente, somente porque sua saúde era vital para a obtenção de bons resultados científicos.

As primeiras experiências centraram-se em doenças contagiosas como o carbúnculo ou antraz e a peste bubônica. O antraz é uma infecção causada pela bactéria Bacillus anthracis que provoca úlceras doloridas na pele, envenenamento do sangue e uma febre que mata nove em cada dez infectados. As experiências consistiam em amarrar as pessoas em estacas e explodir bombas de antraz ao seu lado para ver como se dava a contaminação. Em outros testes, guerrilheiros chineses eram infectados com bactérias Yersinia pestis da peste bubônica. Doze dias depois, os infectados contorciam-se com febres de 40º C. Um desses guerrilheiros conseguiu sobreviver por 19 dias antes que lhe fizessem uma autópsia enquanto ainda estava vivo.

Alguns prisioneiros foram envenenados com gás fosfina e em outros foi aplicado cianureto de potássio. Alguns foram submetidos a descargas elétricas de 20.000 volts. Os prisioneiros que sobreviviam ficavam à disposição para receberem injeções letais ou para serem dissecados vivos.

Quando Ishii necessitava de um cérebro humano para uma experiência, simplesmente ordenava que os guardas obtivessem o órgão. Enquanto o prisioneiro era pego por um dos guardas, que segurava seu rosto contra o chão, o outro quebrava-lhe o crânio com um machado. O órgão era retirado grosseiramente e levado rapidamente ao laboratório de Ishii. Os restos mortais do prisioneiro sacrificado eram lançados no crematório do campo.

O instrumental utilizado pelos médicos da Unidade 731 incluía serras e ganchos. Nenhum “tronco” escapava da morte: os que tinham a sorte de sobreviver às provas da guerra biológica eram submetidos à dissecação ou executados.

O instrumental utilizado pelos médicos da Unidade 731 eram toscos, verdadeiros instrumentos de açougueiros, e incluíam serras e ganchos. Nenhum “tronco” escapava da morte: os que tinham a sorte de sobreviver às provas da guerra biológica eram submetidos à dissecação ou executados. O número de mortos pela Unidade 731 ultrapassa as dezenas de milhares de vítimas. A qualidade do trabalho, assim como sua personalidade, garantiram a Shirô Ishii um crescente poder. Em 1939, pôde mudar-se para instalações tão grandes quanto o campo de concentração de Auschwitz-Birkenau da Alemanha nazista. O novo quartel general da Unidade 731 situava-se em Pingfan, capital da província de Heilongjiang, na Manchúria, nordeste da China. O complexo de Pingfan possuía 6 km² e abrigava edifícios administrativos, laboratórios, galpões, uma prisão para indivíduos submetidos aos testes, um edifício de autópsias e dissecação e três fornos crematórios.

Major Robert Peaty, que manteve um diário enquanto esteve detido em Mukden o qual forneceu evidências suficientes de que a Unidade 731 estava usando prisioneiros de guerra como cobaias. (Foto por PA Images via Getty Images)

Um campo de prisioneiros de guerra localizado em Mukden, capital e maior cidade da província de Liaoning, a 563 km de Pingfan, no nordeste da China, detinha os prisioneiros de guerra americanos, britânicos e australianos, que também eram usados nas experiências. De acordo com o major Robert Peaty (1903-1989), da Royal Army Ordnance Corps, que era o oficial britânico sênior em Mukden, médicos da Unidade 731 administravam injeções regulares de doenças infecciosas, disfarçadas de inofensivas vacinações, que eventualmente mataram 186 americanos.

As baixas temperaturas diminuíam o rendimento militar durante os rigorosos invernos da Manchúria. Por esse motivo, experiências sobre congelamento foram especialmente desenvolvidas. Alguns prisioneiros eram deixados nus, ficando submetidos a temperaturas abaixo de zero e seus membros eram golpeados com paus até que se produzissem sons secos e metálicos indicando que o processo de congelamento estava terminado. Em seguida, os corpos eram “descongelados” através de técnicas experimentais.

Com as mãos e os pés amarrados, um trabalhador chinês é dissecado sem anestesia. “Sabia que tudo estava terminado para ele, por isso nem ofereceu resistência”, lembra um legista da Unidade 731. “Porém, quando peguei o bisturi, começou a gritar”. Essa era somente uma das inúmeras experiências realizadas.

Em seu livro Fábricas da Morte (Factories of Death: Japanese Biological Warfare 1932-45 and the American Cover-up, New York, Routledge, 1994), Sheldon H. Harris (1928-2002), historiador e professor emérito da California State University (Universidade Estadual da Califórnia), descreve outras experiências, como a suspensão de indivíduos de cabeça para baixo, para determinar quando morreriam asfixiados. É quase indescritível a prática de injetar ar nos prisioneiros para acompanhar a evolução das embolias. Em outros indivíduos, era injetada urina de cavalo em seus rins.

Cobaias humanas empregadas nas experiências em Manchuko (estado fantoche na Machúria e leste da Mongólia Interior, no nordeste da China, criado por oficiais da antiga Dinastia Qing com apoio do Japão Imperial em 1932, sendo um governo totalmente subordinado aos interesses do Império Meiji), foram transferidas de lá para o laboratório de Ishii em Shinjuku, Tóquio, onde uma escola de medicina e um centro de pesquisa pertencentes à Unidade 731 operavam durante a Segunda Guerra Mundial. Ao término da guerra, os restos mortais dessas pessoas foram enterradas em uma fossa comum e lá permaneceram até serem descobertas em 1989. Em 2006, Toyo Ishii, uma enfermeira que trabalhou na escola durante a guerra, revelou que ajudou a enterrar corpos e pedaços de corpos nas dependências da escola logo após a rendição do Japão em 1945. Em resposta, em fevereiro de 2011, o Ministério da Saúde começou a escavar o local. A China solicitou amostras de DNA de todos os restos humanos descobertos no local, mas o governo japonês rejeitou o pedido.

Sem nenhum sentimento de culpa, Shirô Ishii redigia regularmente documentos nos quais descrevia os resultados de suas experiências. Nestes relatórios, dizia que os testes eram realizados em macacos. O uso de seres humanos como cobaias era mantido em segredo.

Com a invasão russa de Manchuko e Mengjiang em agosto de 1945, Ishii teve que abandonar seu trabalho às pressas. Na tentativa de eliminar todos os vestígios da Unidade 731, Ishii ordenou a destruição de todas as instalações de pesquisa e que todos os membros do grupo “levassem o segredo para o túmulo”, ameaçando encontrá-los se falhassem e proibindo qualquer um deles de trabalhar em obras públicas no Japão. Frascos de cianeto de potássio foram distribuídos para uso pessoal no caso de alguém ser capturado. Ishii e seus homens regressaram para casa no anonimato. Tropas japonesas explodiram o complexo de Pingfan e outras instalações nos dias finais da guerra para apagar as evidências de suas atividades, mas a maioria era tão bem construída que sobreviveram um tanto intactas.

Continua nas Partes 2 e 3

Os físicos do MIT desenvolveram uma técnica para organizar átomos (representados como esferas com setas) muito mais próximos do que era possível anteriormente, até 50 nanômetros. O grupo planeja usar o método para manipular átomos em configurações que poderiam gerar a primeira porta quântica puramente magnética – um alicerce fundamental para um novo tipo de computador quântico. Nesta imagem, a interação magnética é representada pelas linhas coloridas. Crédito: Cortesia dos pesquisadores; Notícias do MIT A técnica abre possibilidades para explorar estados exóticos da matéria e construir novos materiais quânticos. A proximidade é fundamental para muitos fenômenos quânticos, pois as interações entre os átomos são mais fortes quando as partículas estão próximas. Em muitos simuladores quânticos, os cientistas organizam os átomos o mais próximos possível para explorar estados exóticos da matéria e construir novos materiais quânticos. Avanço no arranjo atômico Eles normalmente fazem isso resfriando os átomos até ficarem imóveis e, em seguida, usando luz laser para posicionar as partículas a uma distância de até 500 nanômetros – um limite que é definido pelo comprimento de onda da luz. Agora, MIT MIT é um acrônimo para Instituto de Tecnologia de Massachusetts. É uma prestigiosa universidade privada de pesquisa em Cambridge, Massachusetts, fundada em 1861. Está organizada em cinco escolas: arquitetura e planejamento; Engenharia; humanidades, artes e ciências sociais; gerenciamento; e ciência. O impacto do MIT inclui muitas descobertas científicas e avanços tecnológicos. Seu objetivo declarado é criar um mundo melhor por meio da educação, pesquisa e inovação. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">MIT os físicos desenvolveram uma técnica que lhes permite organizar os átomos muito mais próximos, até apenas 50 nanômetros. Para contextualizar, um glóbulo vermelho tem cerca de 1.000 nanômetros de largura. Os físicos demonstraram a nova abordagem em experimentos com disprósio, que é o material mais magnético átomo Um átomo é o menor componente de um elemento. É composto de prótons e nêutrons dentro do núcleo e elétrons circulando o núcleo. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">atom na natureza. Eles usaram a nova abordagem para manipular duas camadas de átomos de disprósio e posicionaram as camadas com precisão de 50 nanômetros uma da outra. Nesta proximidade extrema, as interações magnéticas eram 1.000 vezes mais fortes do que se as camadas estivessem separadas por 500 nanômetros. Lasers de cores diferentes são usados ​​para resfriar e capturar átomos de disprósio. Crédito: Cortesia dos pesquisadores Efeitos magnéticos aprimorados Além do mais, os cientistas conseguiram medir dois novos efeitos causados ​​pela proximidade dos átomos. Suas forças magnéticas aprimoradas causaram “termalização”, ou transferência de calor de uma camada para outra, bem como oscilações sincronizadas entre camadas. Esses efeitos desapareceram à medida que as camadas foram mais espaçadas. “Passamos do posicionamento dos átomos de 500 nanômetros para 50 nanômetros de distância, e há muito que você pode fazer com isso”, diz Wolfgang Ketterle, professor de física John D. MacArthur no MIT. “A 50 nanômetros, o comportamento dos átomos é tão diferente que estamos realmente entrando em um novo regime aqui.” Ketterle e seus colegas dizem que a nova abordagem pode ser aplicada a muitos outros átomos para estudar fenômenos quânticos. Por sua vez, o grupo planeja usar a técnica para manipular átomos em configurações que poderiam gerar a primeira porta quântica puramente magnética – um alicerce fundamental para um novo tipo de computador quântico. A equipe publicou seus resultados em 2 de maio na revista Ciência. Os coautores do estudo incluem o autor principal e estudante de pós-graduação em física Li Du, juntamente com Pierre

Barral, Michael Cantara, Julius de Hond e Yu-Kun Lu - todos membros do MIT-Harvard Center for Ultracold Atoms, do Departamento de Física, e o Laboratório de Pesquisa em Eletrônica do MIT. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica Os alunos de pós-graduação Li Du, à esquerda, e Yu-Kun Lu ajustam a eletrônica de controle dos sistemas de laser. Crédito: Cortesia dos pesquisadores Manipulando Átomos com Lasers Para manipular e organizar átomos, os físicos normalmente primeiro resfriam uma nuvem de átomos a temperaturas próximas zero absoluto O zero absoluto é a temperatura teórica mais baixa na escala de temperatura termodinâmica. A esta temperatura, todos os átomos de um objeto estão em repouso e o objeto não emite nem absorve energia. O valor acordado internacionalmente para esta temperatura é −273,15 °C (−459,67 °F; 0,00 K). " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">zero absolutoentão use um sistema de feixes de laser para encurralar os átomos em uma armadilha óptica. A luz laser é uma onda eletromagnética com comprimento de onda específico (a distância entre os máximos do campo elétrico) e frequência. O comprimento de onda limita o menor padrão no qual a luz pode ser moldada a normalmente 500 nanômetros, o chamado limite de resolução óptica. Como os átomos são atraídos pela luz laser de certas frequências, os átomos serão posicionados nos pontos de pico de intensidade do laser. Por esta razão, as técnicas existentes têm sido limitadas na proximidade com que podem posicionar as partículas atómicas e não podem ser utilizadas para explorar fenómenos que ocorrem a distâncias muito mais curtas. “As técnicas convencionais param em 500 nanômetros, limitadas não pelos átomos, mas pelo comprimento de onda da luz”, explica Ketterle. “Encontramos agora um novo truque com a luz onde podemos ultrapassar esse limite.” A nova abordagem da equipa, tal como as técnicas atuais, começa por arrefecer uma nuvem de átomos - neste caso, a cerca de 1 microkelvin, apenas um fio de cabelo acima do zero absoluto - ponto em que os átomos ficam quase parados. Os físicos podem então usar lasers para mover as partículas congeladas nas configurações desejadas. Então, Du e seus colaboradores trabalharam com dois feixes de laser, cada um com uma frequência, ou cor, diferente e polarização circular, ou direção do campo elétrico do laser. Quando os dois feixes viajam através de uma nuvem super-resfriada de átomos, os átomos podem orientar seu spin em direções opostas, seguindo qualquer uma das polarizações dos dois lasers. O resultado é que os feixes produzem dois grupos dos mesmos átomos, só que com spins opostos. Cada feixe de laser formou uma onda estacionária, um padrão periódico de intensidade de campo elétrico com período espacial de 500 nanômetros. Devido às suas diferentes polarizações, cada onda estacionária atraiu e encurralou um dos dois grupos de átomos, dependendo do seu spin. Os lasers poderiam ser sobrepostos e ajustados de forma que a distância entre seus respectivos picos fosse tão pequena quanto 50 nanômetros, o que significa que os átomos gravitando em direção aos picos de cada laser seriam separados pelos mesmos 50 nanômetros. Mas para que isso acontecesse, os lasers teriam que ser extremamente estáveis ​​e imunes a todos os ruídos externos, como tremores ou mesmo respiração durante o experimento. A equipe percebeu que poderia estabilizar ambos os lasers direcionando-os através de uma fibra óptica, que servia para travar os feixes de luz um em relação ao outro. “A ideia de enviar ambos os feixes através da fibra óptica significava que toda a máquina poderia tremer violentamente, mas os dois feixes de laser permaneceram absolutamente estáveis ​​um em relação ao outro”, diz Du. Forças Magnéticas e Fenômenos Quânticos Como primeiro teste da sua nova técnica, a equipa utilizou átomos de disprósio – um metal de terras raras que é um dos elementos magnéticos mais fortes da tabela periódica, particularmente a temperaturas ultrabaixas.

No entanto, na escala dos átomos, as interações magnéticas do elemento são relativamente fracas em distâncias de até 500 nanômetros. Tal como acontece com os ímãs de geladeira comuns, a atração magnética entre os átomos aumenta com a proximidade, e os cientistas suspeitaram que se sua nova técnica pudesse espaçar os átomos de disprósio a uma distância de até 50 nanômetros, eles poderiam observar o surgimento de interações fracas entre os átomos magnéticos. “Poderíamos de repente ter interações magnéticas, que costumavam ser quase insignificantes, mas agora são muito fortes”, diz Ketterle. A equipe aplicou sua técnica ao disprósio, primeiro super-resfriando os átomos e depois passando dois lasers para dividir os átomos em dois grupos de spin, ou camadas. Eles então direcionaram os lasers através de uma fibra óptica para estabilizá-los e descobriram que, de fato, as duas camadas de átomos de disprósio gravitavam em torno de seus respectivos picos de laser, o que na verdade separava as camadas de átomos em 50 nanômetros – a distância mais próxima que qualquer átomo ultrafrio experimento foi capaz de alcançar. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica Nesta proximidade extremamente próxima, as interações magnéticas naturais dos átomos foram significativamente melhoradas e eram 1.000 vezes mais fortes do que se estivessem posicionados a 500 nanômetros de distância. A equipe observou que essas interações resultaram em dois novos fenômenos quânticos: oscilação coletiva, na qual as vibrações de uma camada faziam a outra camada vibrar em sincronia; e termalização, em que uma camada transferia calor para a outra, puramente através de flutuações magnéticas nos átomos. “Até agora, o calor entre os átomos só podia ser trocado quando eles estavam no mesmo espaço físico e podiam colidir”, observa Du. “Agora vimos camadas atômicas, separadas pelo vácuo, e elas trocam calor por meio de campos magnéticos flutuantes.” Implicações para a tecnologia quântica Os resultados da equipe apresentam uma nova técnica que pode ser usada para posicionar muitos tipos de átomos próximos. Eles também mostram que os átomos, colocados suficientemente próximos uns dos outros, podem exibir fenômenos quânticos interessantes, que poderiam ser aproveitados para construir novos materiais quânticos e, potencialmente, sistemas atômicos acionados magneticamente para computadores quânticos. “Estamos realmente trazendo métodos de super-resolução para o campo, e isso se tornará uma ferramenta geral para fazer simulações quânticas”, diz Ketterle. “Existem muitas variantes possíveis, nas quais estamos trabalhando.” Referência: “Física atômica em escala de 50 nm: Realização de um sistema de duas camadas de átomos dipolares” por Li Du, Pierre Barral, Michael Cantara, Julius de Hond, Yu-Kun Lu e Wolfgang Ketterle, 2 de maio de 2024, Ciência. DOI: 10.1126/science.adh3023 Esta pesquisa foi financiada, em parte, pela National Science Foundation e pelo Departamento de Defesa. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica https://w3b.com.br/avanco-quantico-a-medida-que-o-mit-alcanca-proximidade-atomica-sem-precedentes/?feed_id=6190&_unique_id=665fa5e42fd8b

Os físicos do MIT desenvolveram uma técnica para organizar átomos (representados como esferas com setas) muito mais próximos do que era possível anteriormente, até 50 nanômetros. O grupo planeja usar o método para manipular átomos em configurações que poderiam gerar a primeira porta quântica puramente magnética – um alicerce fundamental para um novo tipo de computador quântico. Nesta imagem, a interação magnética é representada pelas linhas coloridas. Crédito: Cortesia dos pesquisadores; Notícias do MIT A técnica abre possibilidades para explorar estados exóticos da matéria e construir novos materiais quânticos. A proximidade é fundamental para muitos fenômenos quânticos, pois as interações entre os átomos são mais fortes quando as partículas estão próximas. Em muitos simuladores quânticos, os cientistas organizam os átomos o mais próximos possível para explorar estados exóticos da matéria e construir novos materiais quânticos. Avanço no arranjo atômico Eles normalmente fazem isso resfriando os átomos até ficarem imóveis e, em seguida, usando luz laser para posicionar as partículas a uma distância de até 500 nanômetros – um limite que é definido pelo comprimento de onda da luz. Agora, MIT MIT é um acrônimo para Instituto de Tecnologia de Massachusetts. É uma prestigiosa universidade privada de pesquisa em Cambridge, Massachusetts, fundada em 1861. Está organizada em cinco escolas: arquitetura e planejamento; Engenharia; humanidades, artes e ciências sociais; gerenciamento; e ciência. O impacto do MIT inclui muitas descobertas científicas e avanços tecnológicos. Seu objetivo declarado é criar um mundo melhor por meio da educação, pesquisa e inovação. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">MIT os físicos desenvolveram uma técnica que lhes permite organizar os átomos muito mais próximos, até apenas 50 nanômetros. Para contextualizar, um glóbulo vermelho tem cerca de 1.000 nanômetros de largura. Os físicos demonstraram a nova abordagem em experimentos com disprósio, que é o material mais magnético átomo Um átomo é o menor componente de um elemento. É composto de prótons e nêutrons dentro do núcleo e elétrons circulando o núcleo. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">atom na natureza. Eles usaram a nova abordagem para manipular duas camadas de átomos de disprósio e posicionaram as camadas com precisão de 50 nanômetros uma da outra. Nesta proximidade extrema, as interações magnéticas eram 1.000 vezes mais fortes do que se as camadas estivessem separadas por 500 nanômetros. Lasers de cores diferentes são usados ​​para resfriar e capturar átomos de disprósio. Crédito: Cortesia dos pesquisadores Efeitos magnéticos aprimorados Além do mais, os cientistas conseguiram medir dois novos efeitos causados ​​pela proximidade dos átomos. Suas forças magnéticas aprimoradas causaram “termalização”, ou transferência de calor de uma camada para outra, bem como oscilações sincronizadas entre camadas. Esses efeitos desapareceram à medida que as camadas foram mais espaçadas. “Passamos do posicionamento dos átomos de 500 nanômetros para 50 nanômetros de distância, e há muito que você pode fazer com isso”, diz Wolfgang Ketterle, professor de física John D. MacArthur no MIT. “A 50 nanômetros, o comportamento dos átomos é tão diferente que estamos realmente entrando em um novo regime aqui.” Ketterle e seus colegas dizem que a nova abordagem pode ser aplicada a muitos outros átomos para estudar fenômenos quânticos. Por sua vez, o grupo planeja usar a técnica para manipular átomos em configurações que poderiam gerar a primeira porta quântica puramente magnética – um alicerce fundamental para um novo tipo de computador quântico. A equipe publicou seus resultados em 2 de maio na revista Ciência. Os coautores do estudo incluem o autor principal e estudante de pós-graduação em física Li Du, juntamente com Pierre

Barral, Michael Cantara, Julius de Hond e Yu-Kun Lu - todos membros do MIT-Harvard Center for Ultracold Atoms, do Departamento de Física, e o Laboratório de Pesquisa em Eletrônica do MIT. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica Os alunos de pós-graduação Li Du, à esquerda, e Yu-Kun Lu ajustam a eletrônica de controle dos sistemas de laser. Crédito: Cortesia dos pesquisadores Manipulando Átomos com Lasers Para manipular e organizar átomos, os físicos normalmente primeiro resfriam uma nuvem de átomos a temperaturas próximas zero absoluto O zero absoluto é a temperatura teórica mais baixa na escala de temperatura termodinâmica. A esta temperatura, todos os átomos de um objeto estão em repouso e o objeto não emite nem absorve energia. O valor acordado internacionalmente para esta temperatura é −273,15 °C (−459,67 °F; 0,00 K). " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">zero absolutoentão use um sistema de feixes de laser para encurralar os átomos em uma armadilha óptica. A luz laser é uma onda eletromagnética com comprimento de onda específico (a distância entre os máximos do campo elétrico) e frequência. O comprimento de onda limita o menor padrão no qual a luz pode ser moldada a normalmente 500 nanômetros, o chamado limite de resolução óptica. Como os átomos são atraídos pela luz laser de certas frequências, os átomos serão posicionados nos pontos de pico de intensidade do laser. Por esta razão, as técnicas existentes têm sido limitadas na proximidade com que podem posicionar as partículas atómicas e não podem ser utilizadas para explorar fenómenos que ocorrem a distâncias muito mais curtas. “As técnicas convencionais param em 500 nanômetros, limitadas não pelos átomos, mas pelo comprimento de onda da luz”, explica Ketterle. “Encontramos agora um novo truque com a luz onde podemos ultrapassar esse limite.” A nova abordagem da equipa, tal como as técnicas atuais, começa por arrefecer uma nuvem de átomos - neste caso, a cerca de 1 microkelvin, apenas um fio de cabelo acima do zero absoluto - ponto em que os átomos ficam quase parados. Os físicos podem então usar lasers para mover as partículas congeladas nas configurações desejadas. Então, Du e seus colaboradores trabalharam com dois feixes de laser, cada um com uma frequência, ou cor, diferente e polarização circular, ou direção do campo elétrico do laser. Quando os dois feixes viajam através de uma nuvem super-resfriada de átomos, os átomos podem orientar seu spin em direções opostas, seguindo qualquer uma das polarizações dos dois lasers. O resultado é que os feixes produzem dois grupos dos mesmos átomos, só que com spins opostos. Cada feixe de laser formou uma onda estacionária, um padrão periódico de intensidade de campo elétrico com período espacial de 500 nanômetros. Devido às suas diferentes polarizações, cada onda estacionária atraiu e encurralou um dos dois grupos de átomos, dependendo do seu spin. Os lasers poderiam ser sobrepostos e ajustados de forma que a distância entre seus respectivos picos fosse tão pequena quanto 50 nanômetros, o que significa que os átomos gravitando em direção aos picos de cada laser seriam separados pelos mesmos 50 nanômetros. Mas para que isso acontecesse, os lasers teriam que ser extremamente estáveis ​​e imunes a todos os ruídos externos, como tremores ou mesmo respiração durante o experimento. A equipe percebeu que poderia estabilizar ambos os lasers direcionando-os através de uma fibra óptica, que servia para travar os feixes de luz um em relação ao outro. “A ideia de enviar ambos os feixes através da fibra óptica significava que toda a máquina poderia tremer violentamente, mas os dois feixes de laser permaneceram absolutamente estáveis ​​um em relação ao outro”, diz Du. Forças Magnéticas e Fenômenos Quânticos Como primeiro teste da sua nova técnica, a equipa utilizou átomos de disprósio – um metal de terras raras que é um dos elementos magnéticos mais fortes da tabela periódica, particularmente a temperaturas ultrabaixas.

No entanto, na escala dos átomos, as interações magnéticas do elemento são relativamente fracas em distâncias de até 500 nanômetros. Tal como acontece com os ímãs de geladeira comuns, a atração magnética entre os átomos aumenta com a proximidade, e os cientistas suspeitaram que se sua nova técnica pudesse espaçar os átomos de disprósio a uma distância de até 50 nanômetros, eles poderiam observar o surgimento de interações fracas entre os átomos magnéticos. “Poderíamos de repente ter interações magnéticas, que costumavam ser quase insignificantes, mas agora são muito fortes”, diz Ketterle. A equipe aplicou sua técnica ao disprósio, primeiro super-resfriando os átomos e depois passando dois lasers para dividir os átomos em dois grupos de spin, ou camadas. Eles então direcionaram os lasers através de uma fibra óptica para estabilizá-los e descobriram que, de fato, as duas camadas de átomos de disprósio gravitavam em torno de seus respectivos picos de laser, o que na verdade separava as camadas de átomos em 50 nanômetros – a distância mais próxima que qualquer átomo ultrafrio experimento foi capaz de alcançar. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica Nesta proximidade extremamente próxima, as interações magnéticas naturais dos átomos foram significativamente melhoradas e eram 1.000 vezes mais fortes do que se estivessem posicionados a 500 nanômetros de distância. A equipe observou que essas interações resultaram em dois novos fenômenos quânticos: oscilação coletiva, na qual as vibrações de uma camada faziam a outra camada vibrar em sincronia; e termalização, em que uma camada transferia calor para a outra, puramente através de flutuações magnéticas nos átomos. “Até agora, o calor entre os átomos só podia ser trocado quando eles estavam no mesmo espaço físico e podiam colidir”, observa Du. “Agora vimos camadas atômicas, separadas pelo vácuo, e elas trocam calor por meio de campos magnéticos flutuantes.” Implicações para a tecnologia quântica Os resultados da equipe apresentam uma nova técnica que pode ser usada para posicionar muitos tipos de átomos próximos. Eles também mostram que os átomos, colocados suficientemente próximos uns dos outros, podem exibir fenômenos quânticos interessantes, que poderiam ser aproveitados para construir novos materiais quânticos e, potencialmente, sistemas atômicos acionados magneticamente para computadores quânticos. “Estamos realmente trazendo métodos de super-resolução para o campo, e isso se tornará uma ferramenta geral para fazer simulações quânticas”, diz Ketterle. “Existem muitas variantes possíveis, nas quais estamos trabalhando.” Referência: “Física atômica em escala de 50 nm: Realização de um sistema de duas camadas de átomos dipolares” por Li Du, Pierre Barral, Michael Cantara, Julius de Hond, Yu-Kun Lu e Wolfgang Ketterle, 2 de maio de 2024, Ciência. DOI: 10.1126/science.adh3023 Esta pesquisa foi financiada, em parte, pela National Science Foundation e pelo Departamento de Defesa. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica

Os físicos do MIT desenvolveram uma técnica para organizar átomos (representados como esferas com setas) muito mais próximos do que era possível anteriormente, até 50 nanômetros. O grupo planeja usar o método para manipular átomos em configurações que poderiam gerar a primeira porta quântica puramente magnética – um alicerce fundamental para um novo tipo de computador quântico. Nesta imagem, a interação magnética é representada pelas linhas coloridas. Crédito: Cortesia dos pesquisadores; Notícias do MIT A técnica abre possibilidades para explorar estados exóticos da matéria e construir novos materiais quânticos. A proximidade é fundamental para muitos fenômenos quânticos, pois as interações entre os átomos são mais fortes quando as partículas estão próximas. Em muitos simuladores quânticos, os cientistas organizam os átomos o mais próximos possível para explorar estados exóticos da matéria e construir novos materiais quânticos. Avanço no arranjo atômico Eles normalmente fazem isso resfriando os átomos até ficarem imóveis e, em seguida, usando luz laser para posicionar as partículas a uma distância de até 500 nanômetros – um limite que é definido pelo comprimento de onda da luz. Agora, MIT MIT é um acrônimo para Instituto de Tecnologia de Massachusetts. É uma prestigiosa universidade privada de pesquisa em Cambridge, Massachusetts, fundada em 1861. Está organizada em cinco escolas: arquitetura e planejamento; Engenharia; humanidades, artes e ciências sociais; gerenciamento; e ciência. O impacto do MIT inclui muitas descobertas científicas e avanços tecnológicos. Seu objetivo declarado é criar um mundo melhor por meio da educação, pesquisa e inovação. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">MIT os físicos desenvolveram uma técnica que lhes permite organizar os átomos muito mais próximos, até apenas 50 nanômetros. Para contextualizar, um glóbulo vermelho tem cerca de 1.000 nanômetros de largura. Os físicos demonstraram a nova abordagem em experimentos com disprósio, que é o material mais magnético átomo Um átomo é o menor componente de um elemento. É composto de prótons e nêutrons dentro do núcleo e elétrons circulando o núcleo. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">atom na natureza. Eles usaram a nova abordagem para manipular duas camadas de átomos de disprósio e posicionaram as camadas com precisão de 50 nanômetros uma da outra. Nesta proximidade extrema, as interações magnéticas eram 1.000 vezes mais fortes do que se as camadas estivessem separadas por 500 nanômetros. Lasers de cores diferentes são usados ​​para resfriar e capturar átomos de disprósio. Crédito: Cortesia dos pesquisadores Efeitos magnéticos aprimorados Além do mais, os cientistas conseguiram medir dois novos efeitos causados ​​pela proximidade dos átomos. Suas forças magnéticas aprimoradas causaram “termalização”, ou transferência de calor de uma camada para outra, bem como oscilações sincronizadas entre camadas. Esses efeitos desapareceram à medida que as camadas foram mais espaçadas. “Passamos do posicionamento dos átomos de 500 nanômetros para 50 nanômetros de distância, e há muito que você pode fazer com isso”, diz Wolfgang Ketterle, professor de física John D. MacArthur no MIT. “A 50 nanômetros, o comportamento dos átomos é tão diferente que estamos realmente entrando em um novo regime aqui.” Ketterle e seus colegas dizem que a nova abordagem pode ser aplicada a muitos outros átomos para estudar fenômenos quânticos. Por sua vez, o grupo planeja usar a técnica para manipular átomos em configurações que poderiam gerar a primeira porta quântica puramente magnética – um alicerce fundamental para um novo tipo de computador quântico. A equipe publicou seus resultados em 2 de maio na revista Ciência. Os coautores do estudo incluem o autor principal e estudante de pós-graduação em física Li Du, juntamente com Pierre

Barral, Michael Cantara, Julius de Hond e Yu-Kun Lu - todos membros do MIT-Harvard Center for Ultracold Atoms, do Departamento de Física, e o Laboratório de Pesquisa em Eletrônica do MIT. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica Os alunos de pós-graduação Li Du, à esquerda, e Yu-Kun Lu ajustam a eletrônica de controle dos sistemas de laser. Crédito: Cortesia dos pesquisadores Manipulando Átomos com Lasers Para manipular e organizar átomos, os físicos normalmente primeiro resfriam uma nuvem de átomos a temperaturas próximas zero absoluto O zero absoluto é a temperatura teórica mais baixa na escala de temperatura termodinâmica. A esta temperatura, todos os átomos de um objeto estão em repouso e o objeto não emite nem absorve energia. O valor acordado internacionalmente para esta temperatura é −273,15 °C (−459,67 °F; 0,00 K). " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">zero absolutoentão use um sistema de feixes de laser para encurralar os átomos em uma armadilha óptica. A luz laser é uma onda eletromagnética com comprimento de onda específico (a distância entre os máximos do campo elétrico) e frequência. O comprimento de onda limita o menor padrão no qual a luz pode ser moldada a normalmente 500 nanômetros, o chamado limite de resolução óptica. Como os átomos são atraídos pela luz laser de certas frequências, os átomos serão posicionados nos pontos de pico de intensidade do laser. Por esta razão, as técnicas existentes têm sido limitadas na proximidade com que podem posicionar as partículas atómicas e não podem ser utilizadas para explorar fenómenos que ocorrem a distâncias muito mais curtas. “As técnicas convencionais param em 500 nanômetros, limitadas não pelos átomos, mas pelo comprimento de onda da luz”, explica Ketterle. “Encontramos agora um novo truque com a luz onde podemos ultrapassar esse limite.” A nova abordagem da equipa, tal como as técnicas atuais, começa por arrefecer uma nuvem de átomos - neste caso, a cerca de 1 microkelvin, apenas um fio de cabelo acima do zero absoluto - ponto em que os átomos ficam quase parados. Os físicos podem então usar lasers para mover as partículas congeladas nas configurações desejadas. Então, Du e seus colaboradores trabalharam com dois feixes de laser, cada um com uma frequência, ou cor, diferente e polarização circular, ou direção do campo elétrico do laser. Quando os dois feixes viajam através de uma nuvem super-resfriada de átomos, os átomos podem orientar seu spin em direções opostas, seguindo qualquer uma das polarizações dos dois lasers. O resultado é que os feixes produzem dois grupos dos mesmos átomos, só que com spins opostos. Cada feixe de laser formou uma onda estacionária, um padrão periódico de intensidade de campo elétrico com período espacial de 500 nanômetros. Devido às suas diferentes polarizações, cada onda estacionária atraiu e encurralou um dos dois grupos de átomos, dependendo do seu spin. Os lasers poderiam ser sobrepostos e ajustados de forma que a distância entre seus respectivos picos fosse tão pequena quanto 50 nanômetros, o que significa que os átomos gravitando em direção aos picos de cada laser seriam separados pelos mesmos 50 nanômetros. Mas para que isso acontecesse, os lasers teriam que ser extremamente estáveis ​​e imunes a todos os ruídos externos, como tremores ou mesmo respiração durante o experimento. A equipe percebeu que poderia estabilizar ambos os lasers direcionando-os através de uma fibra óptica, que servia para travar os feixes de luz um em relação ao outro. “A ideia de enviar ambos os feixes através da fibra óptica significava que toda a máquina poderia tremer violentamente, mas os dois feixes de laser permaneceram absolutamente estáveis ​​um em relação ao outro”, diz Du. Forças Magnéticas e Fenômenos Quânticos Como primeiro teste da sua nova técnica, a equipa utilizou átomos de disprósio – um metal de terras raras que é um dos elementos magnéticos mais fortes da tabela periódica, particularmente a temperaturas ultrabaixas.

No entanto, na escala dos átomos, as interações magnéticas do elemento são relativamente fracas em distâncias de até 500 nanômetros. Tal como acontece com os ímãs de geladeira comuns, a atração magnética entre os átomos aumenta com a proximidade, e os cientistas suspeitaram que se sua nova técnica pudesse espaçar os átomos de disprósio a uma distância de até 50 nanômetros, eles poderiam observar o surgimento de interações fracas entre os átomos magnéticos. “Poderíamos de repente ter interações magnéticas, que costumavam ser quase insignificantes, mas agora são muito fortes”, diz Ketterle. A equipe aplicou sua técnica ao disprósio, primeiro super-resfriando os átomos e depois passando dois lasers para dividir os átomos em dois grupos de spin, ou camadas. Eles então direcionaram os lasers através de uma fibra óptica para estabilizá-los e descobriram que, de fato, as duas camadas de átomos de disprósio gravitavam em torno de seus respectivos picos de laser, o que na verdade separava as camadas de átomos em 50 nanômetros – a distância mais próxima que qualquer átomo ultrafrio experimento foi capaz de alcançar. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica Nesta proximidade extremamente próxima, as interações magnéticas naturais dos átomos foram significativamente melhoradas e eram 1.000 vezes mais fortes do que se estivessem posicionados a 500 nanômetros de distância. A equipe observou que essas interações resultaram em dois novos fenômenos quânticos: oscilação coletiva, na qual as vibrações de uma camada faziam a outra camada vibrar em sincronia; e termalização, em que uma camada transferia calor para a outra, puramente através de flutuações magnéticas nos átomos. “Até agora, o calor entre os átomos só podia ser trocado quando eles estavam no mesmo espaço físico e podiam colidir”, observa Du. “Agora vimos camadas atômicas, separadas pelo vácuo, e elas trocam calor por meio de campos magnéticos flutuantes.” Implicações para a tecnologia quântica Os resultados da equipe apresentam uma nova técnica que pode ser usada para posicionar muitos tipos de átomos próximos. Eles também mostram que os átomos, colocados suficientemente próximos uns dos outros, podem exibir fenômenos quânticos interessantes, que poderiam ser aproveitados para construir novos materiais quânticos e, potencialmente, sistemas atômicos acionados magneticamente para computadores quânticos. “Estamos realmente trazendo métodos de super-resolução para o campo, e isso se tornará uma ferramenta geral para fazer simulações quânticas”, diz Ketterle. “Existem muitas variantes possíveis, nas quais estamos trabalhando.” Referência: “Física atômica em escala de 50 nm: Realização de um sistema de duas camadas de átomos dipolares” por Li Du, Pierre Barral, Michael Cantara, Julius de Hond, Yu-Kun Lu e Wolfgang Ketterle, 2 de maio de 2024, Ciência. DOI: 10.1126/science.adh3023 Esta pesquisa foi financiada, em parte, pela National Science Foundation e pelo Departamento de Defesa. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica

Os físicos do MIT desenvolveram uma técnica para organizar átomos (representados como esferas com setas) muito mais próximos do que era possível anteriormente, até 50 nanômetros. O grupo planeja usar o método para manipular átomos em configurações que poderiam gerar a primeira porta quântica puramente magnética – um alicerce fundamental para um novo tipo de computador quântico. Nesta imagem, a interação magnética é representada pelas linhas coloridas. Crédito: Cortesia dos pesquisadores; Notícias do MIT A técnica abre possibilidades para explorar estados exóticos da matéria e construir novos materiais quânticos. A proximidade é fundamental para muitos fenômenos quânticos, pois as interações entre os átomos são mais fortes quando as partículas estão próximas. Em muitos simuladores quânticos, os cientistas organizam os átomos o mais próximos possível para explorar estados exóticos da matéria e construir novos materiais quânticos. Avanço no arranjo atômico Eles normalmente fazem isso resfriando os átomos até ficarem imóveis e, em seguida, usando luz laser para posicionar as partículas a uma distância de até 500 nanômetros – um limite que é definido pelo comprimento de onda da luz. Agora, MIT MIT é um acrônimo para Instituto de Tecnologia de Massachusetts. É uma prestigiosa universidade privada de pesquisa em Cambridge, Massachusetts, fundada em 1861. Está organizada em cinco escolas: arquitetura e planejamento; Engenharia; humanidades, artes e ciências sociais; gerenciamento; e ciência. O impacto do MIT inclui muitas descobertas científicas e avanços tecnológicos. Seu objetivo declarado é criar um mundo melhor por meio da educação, pesquisa e inovação. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">MIT os físicos desenvolveram uma técnica que lhes permite organizar os átomos muito mais próximos, até apenas 50 nanômetros. Para contextualizar, um glóbulo vermelho tem cerca de 1.000 nanômetros de largura. Os físicos demonstraram a nova abordagem em experimentos com disprósio, que é o material mais magnético átomo Um átomo é o menor componente de um elemento. É composto de prótons e nêutrons dentro do núcleo e elétrons circulando o núcleo. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">atom na natureza. Eles usaram a nova abordagem para manipular duas camadas de átomos de disprósio e posicionaram as camadas com precisão de 50 nanômetros uma da outra. Nesta proximidade extrema, as interações magnéticas eram 1.000 vezes mais fortes do que se as camadas estivessem separadas por 500 nanômetros. Lasers de cores diferentes são usados ​​para resfriar e capturar átomos de disprósio. Crédito: Cortesia dos pesquisadores Efeitos magnéticos aprimorados Além do mais, os cientistas conseguiram medir dois novos efeitos causados ​​pela proximidade dos átomos. Suas forças magnéticas aprimoradas causaram “termalização”, ou transferência de calor de uma camada para outra, bem como oscilações sincronizadas entre camadas. Esses efeitos desapareceram à medida que as camadas foram mais espaçadas. “Passamos do posicionamento dos átomos de 500 nanômetros para 50 nanômetros de distância, e há muito que você pode fazer com isso”, diz Wolfgang Ketterle, professor de física John D. MacArthur no MIT. “A 50 nanômetros, o comportamento dos átomos é tão diferente que estamos realmente entrando em um novo regime aqui.” Ketterle e seus colegas dizem que a nova abordagem pode ser aplicada a muitos outros átomos para estudar fenômenos quânticos. Por sua vez, o grupo planeja usar a técnica para manipular átomos em configurações que poderiam gerar a primeira porta quântica puramente magnética – um alicerce fundamental para um novo tipo de computador quântico. A equipe publicou seus resultados em 2 de maio na revista Ciência. Os coautores do estudo incluem o autor principal e estudante de pós-graduação em física Li Du, juntamente com Pierre

Barral, Michael Cantara, Julius de Hond e Yu-Kun Lu - todos membros do MIT-Harvard Center for Ultracold Atoms, do Departamento de Física, e o Laboratório de Pesquisa em Eletrônica do MIT. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica Os alunos de pós-graduação Li Du, à esquerda, e Yu-Kun Lu ajustam a eletrônica de controle dos sistemas de laser. Crédito: Cortesia dos pesquisadores Manipulando Átomos com Lasers Para manipular e organizar átomos, os físicos normalmente primeiro resfriam uma nuvem de átomos a temperaturas próximas zero absoluto O zero absoluto é a temperatura teórica mais baixa na escala de temperatura termodinâmica. A esta temperatura, todos os átomos de um objeto estão em repouso e o objeto não emite nem absorve energia. O valor acordado internacionalmente para esta temperatura é −273,15 °C (−459,67 °F; 0,00 K). " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">zero absolutoentão use um sistema de feixes de laser para encurralar os átomos em uma armadilha óptica. A luz laser é uma onda eletromagnética com comprimento de onda específico (a distância entre os máximos do campo elétrico) e frequência. O comprimento de onda limita o menor padrão no qual a luz pode ser moldada a normalmente 500 nanômetros, o chamado limite de resolução óptica. Como os átomos são atraídos pela luz laser de certas frequências, os átomos serão posicionados nos pontos de pico de intensidade do laser. Por esta razão, as técnicas existentes têm sido limitadas na proximidade com que podem posicionar as partículas atómicas e não podem ser utilizadas para explorar fenómenos que ocorrem a distâncias muito mais curtas. “As técnicas convencionais param em 500 nanômetros, limitadas não pelos átomos, mas pelo comprimento de onda da luz”, explica Ketterle. “Encontramos agora um novo truque com a luz onde podemos ultrapassar esse limite.” A nova abordagem da equipa, tal como as técnicas atuais, começa por arrefecer uma nuvem de átomos - neste caso, a cerca de 1 microkelvin, apenas um fio de cabelo acima do zero absoluto - ponto em que os átomos ficam quase parados. Os físicos podem então usar lasers para mover as partículas congeladas nas configurações desejadas. Então, Du e seus colaboradores trabalharam com dois feixes de laser, cada um com uma frequência, ou cor, diferente e polarização circular, ou direção do campo elétrico do laser. Quando os dois feixes viajam através de uma nuvem super-resfriada de átomos, os átomos podem orientar seu spin em direções opostas, seguindo qualquer uma das polarizações dos dois lasers. O resultado é que os feixes produzem dois grupos dos mesmos átomos, só que com spins opostos. Cada feixe de laser formou uma onda estacionária, um padrão periódico de intensidade de campo elétrico com período espacial de 500 nanômetros. Devido às suas diferentes polarizações, cada onda estacionária atraiu e encurralou um dos dois grupos de átomos, dependendo do seu spin. Os lasers poderiam ser sobrepostos e ajustados de forma que a distância entre seus respectivos picos fosse tão pequena quanto 50 nanômetros, o que significa que os átomos gravitando em direção aos picos de cada laser seriam separados pelos mesmos 50 nanômetros. Mas para que isso acontecesse, os lasers teriam que ser extremamente estáveis ​​e imunes a todos os ruídos externos, como tremores ou mesmo respiração durante o experimento. A equipe percebeu que poderia estabilizar ambos os lasers direcionando-os através de uma fibra óptica, que servia para travar os feixes de luz um em relação ao outro. “A ideia de enviar ambos os feixes através da fibra óptica significava que toda a máquina poderia tremer violentamente, mas os dois feixes de laser permaneceram absolutamente estáveis ​​um em relação ao outro”, diz Du. Forças Magnéticas e Fenômenos Quânticos Como primeiro teste da sua nova técnica, a equipa utilizou átomos de disprósio – um metal de terras raras que é um dos elementos magnéticos mais fortes da tabela periódica, particularmente a temperaturas ultrabaixas.

No entanto, na escala dos átomos, as interações magnéticas do elemento são relativamente fracas em distâncias de até 500 nanômetros. Tal como acontece com os ímãs de geladeira comuns, a atração magnética entre os átomos aumenta com a proximidade, e os cientistas suspeitaram que se sua nova técnica pudesse espaçar os átomos de disprósio a uma distância de até 50 nanômetros, eles poderiam observar o surgimento de interações fracas entre os átomos magnéticos. “Poderíamos de repente ter interações magnéticas, que costumavam ser quase insignificantes, mas agora são muito fortes”, diz Ketterle. A equipe aplicou sua técnica ao disprósio, primeiro super-resfriando os átomos e depois passando dois lasers para dividir os átomos em dois grupos de spin, ou camadas. Eles então direcionaram os lasers através de uma fibra óptica para estabilizá-los e descobriram que, de fato, as duas camadas de átomos de disprósio gravitavam em torno de seus respectivos picos de laser, o que na verdade separava as camadas de átomos em 50 nanômetros – a distância mais próxima que qualquer átomo ultrafrio experimento foi capaz de alcançar. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica Nesta proximidade extremamente próxima, as interações magnéticas naturais dos átomos foram significativamente melhoradas e eram 1.000 vezes mais fortes do que se estivessem posicionados a 500 nanômetros de distância. A equipe observou que essas interações resultaram em dois novos fenômenos quânticos: oscilação coletiva, na qual as vibrações de uma camada faziam a outra camada vibrar em sincronia; e termalização, em que uma camada transferia calor para a outra, puramente através de flutuações magnéticas nos átomos. “Até agora, o calor entre os átomos só podia ser trocado quando eles estavam no mesmo espaço físico e podiam colidir”, observa Du. “Agora vimos camadas atômicas, separadas pelo vácuo, e elas trocam calor por meio de campos magnéticos flutuantes.” Implicações para a tecnologia quântica Os resultados da equipe apresentam uma nova técnica que pode ser usada para posicionar muitos tipos de átomos próximos. Eles também mostram que os átomos, colocados suficientemente próximos uns dos outros, podem exibir fenômenos quânticos interessantes, que poderiam ser aproveitados para construir novos materiais quânticos e, potencialmente, sistemas atômicos acionados magneticamente para computadores quânticos. “Estamos realmente trazendo métodos de super-resolução para o campo, e isso se tornará uma ferramenta geral para fazer simulações quânticas”, diz Ketterle. “Existem muitas variantes possíveis, nas quais estamos trabalhando.” Referência: “Física atômica em escala de 50 nm: Realização de um sistema de duas camadas de átomos dipolares” por Li Du, Pierre Barral, Michael Cantara, Julius de Hond, Yu-Kun Lu e Wolfgang Ketterle, 2 de maio de 2024, Ciência. DOI: 10.1126/science.adh3023 Esta pesquisa foi financiada, em parte, pela National Science Foundation e pelo Departamento de Defesa. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica

Os físicos do MIT desenvolveram uma técnica para organizar átomos (representados como esferas com setas) muito mais próximos do que era possível anteriormente, até 50 nanômetros. O grupo planeja usar o método para manipular átomos em configurações que poderiam gerar a primeira porta quântica puramente magnética – um alicerce fundamental para um novo tipo de computador quântico. Nesta imagem, a interação magnética é representada pelas linhas coloridas. Crédito: Cortesia dos pesquisadores; Notícias do MIT A técnica abre possibilidades para explorar estados exóticos da matéria e construir novos materiais quânticos. A proximidade é fundamental para muitos fenômenos quânticos, pois as interações entre os átomos são mais fortes quando as partículas estão próximas. Em muitos simuladores quânticos, os cientistas organizam os átomos o mais próximos possível para explorar estados exóticos da matéria e construir novos materiais quânticos. Avanço no arranjo atômico Eles normalmente fazem isso resfriando os átomos até ficarem imóveis e, em seguida, usando luz laser para posicionar as partículas a uma distância de até 500 nanômetros – um limite que é definido pelo comprimento de onda da luz. Agora, MIT MIT é um acrônimo para Instituto de Tecnologia de Massachusetts. É uma prestigiosa universidade privada de pesquisa em Cambridge, Massachusetts, fundada em 1861. Está organizada em cinco escolas: arquitetura e planejamento; Engenharia; humanidades, artes e ciências sociais; gerenciamento; e ciência. O impacto do MIT inclui muitas descobertas científicas e avanços tecnológicos. Seu objetivo declarado é criar um mundo melhor por meio da educação, pesquisa e inovação. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">MIT os físicos desenvolveram uma técnica que lhes permite organizar os átomos muito mais próximos, até apenas 50 nanômetros. Para contextualizar, um glóbulo vermelho tem cerca de 1.000 nanômetros de largura. Os físicos demonstraram a nova abordagem em experimentos com disprósio, que é o material mais magnético átomo Um átomo é o menor componente de um elemento. É composto de prótons e nêutrons dentro do núcleo e elétrons circulando o núcleo. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">atom na natureza. Eles usaram a nova abordagem para manipular duas camadas de átomos de disprósio e posicionaram as camadas com precisão de 50 nanômetros uma da outra. Nesta proximidade extrema, as interações magnéticas eram 1.000 vezes mais fortes do que se as camadas estivessem separadas por 500 nanômetros. Lasers de cores diferentes são usados ​​para resfriar e capturar átomos de disprósio. Crédito: Cortesia dos pesquisadores Efeitos magnéticos aprimorados Além do mais, os cientistas conseguiram medir dois novos efeitos causados ​​pela proximidade dos átomos. Suas forças magnéticas aprimoradas causaram “termalização”, ou transferência de calor de uma camada para outra, bem como oscilações sincronizadas entre camadas. Esses efeitos desapareceram à medida que as camadas foram mais espaçadas. “Passamos do posicionamento dos átomos de 500 nanômetros para 50 nanômetros de distância, e há muito que você pode fazer com isso”, diz Wolfgang Ketterle, professor de física John D. MacArthur no MIT. “A 50 nanômetros, o comportamento dos átomos é tão diferente que estamos realmente entrando em um novo regime aqui.” Ketterle e seus colegas dizem que a nova abordagem pode ser aplicada a muitos outros átomos para estudar fenômenos quânticos. Por sua vez, o grupo planeja usar a técnica para manipular átomos em configurações que poderiam gerar a primeira porta quântica puramente magnética – um alicerce fundamental para um novo tipo de computador quântico. A equipe publicou seus resultados em 2 de maio na revista Ciência. Os coautores do estudo incluem o autor principal e estudante de pós-graduação em física Li Du, juntamente com Pierre

Barral, Michael Cantara, Julius de Hond e Yu-Kun Lu - todos membros do MIT-Harvard Center for Ultracold Atoms, do Departamento de Física, e o Laboratório de Pesquisa em Eletrônica do MIT. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica Os alunos de pós-graduação Li Du, à esquerda, e Yu-Kun Lu ajustam a eletrônica de controle dos sistemas de laser. Crédito: Cortesia dos pesquisadores Manipulando Átomos com Lasers Para manipular e organizar átomos, os físicos normalmente primeiro resfriam uma nuvem de átomos a temperaturas próximas zero absoluto O zero absoluto é a temperatura teórica mais baixa na escala de temperatura termodinâmica. A esta temperatura, todos os átomos de um objeto estão em repouso e o objeto não emite nem absorve energia. O valor acordado internacionalmente para esta temperatura é −273,15 °C (−459,67 °F; 0,00 K). " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">zero absolutoentão use um sistema de feixes de laser para encurralar os átomos em uma armadilha óptica. A luz laser é uma onda eletromagnética com comprimento de onda específico (a distância entre os máximos do campo elétrico) e frequência. O comprimento de onda limita o menor padrão no qual a luz pode ser moldada a normalmente 500 nanômetros, o chamado limite de resolução óptica. Como os átomos são atraídos pela luz laser de certas frequências, os átomos serão posicionados nos pontos de pico de intensidade do laser. Por esta razão, as técnicas existentes têm sido limitadas na proximidade com que podem posicionar as partículas atómicas e não podem ser utilizadas para explorar fenómenos que ocorrem a distâncias muito mais curtas. “As técnicas convencionais param em 500 nanômetros, limitadas não pelos átomos, mas pelo comprimento de onda da luz”, explica Ketterle. “Encontramos agora um novo truque com a luz onde podemos ultrapassar esse limite.” A nova abordagem da equipa, tal como as técnicas atuais, começa por arrefecer uma nuvem de átomos - neste caso, a cerca de 1 microkelvin, apenas um fio de cabelo acima do zero absoluto - ponto em que os átomos ficam quase parados. Os físicos podem então usar lasers para mover as partículas congeladas nas configurações desejadas. Então, Du e seus colaboradores trabalharam com dois feixes de laser, cada um com uma frequência, ou cor, diferente e polarização circular, ou direção do campo elétrico do laser. Quando os dois feixes viajam através de uma nuvem super-resfriada de átomos, os átomos podem orientar seu spin em direções opostas, seguindo qualquer uma das polarizações dos dois lasers. O resultado é que os feixes produzem dois grupos dos mesmos átomos, só que com spins opostos. Cada feixe de laser formou uma onda estacionária, um padrão periódico de intensidade de campo elétrico com período espacial de 500 nanômetros. Devido às suas diferentes polarizações, cada onda estacionária atraiu e encurralou um dos dois grupos de átomos, dependendo do seu spin. Os lasers poderiam ser sobrepostos e ajustados de forma que a distância entre seus respectivos picos fosse tão pequena quanto 50 nanômetros, o que significa que os átomos gravitando em direção aos picos de cada laser seriam separados pelos mesmos 50 nanômetros. Mas para que isso acontecesse, os lasers teriam que ser extremamente estáveis ​​e imunes a todos os ruídos externos, como tremores ou mesmo respiração durante o experimento. A equipe percebeu que poderia estabilizar ambos os lasers direcionando-os através de uma fibra óptica, que servia para travar os feixes de luz um em relação ao outro. “A ideia de enviar ambos os feixes através da fibra óptica significava que toda a máquina poderia tremer violentamente, mas os dois feixes de laser permaneceram absolutamente estáveis ​​um em relação ao outro”, diz Du. Forças Magnéticas e Fenômenos Quânticos Como primeiro teste da sua nova técnica, a equipa utilizou átomos de disprósio – um metal de terras raras que é um dos elementos magnéticos mais fortes da tabela periódica, particularmente a temperaturas ultrabaixas.

No entanto, na escala dos átomos, as interações magnéticas do elemento são relativamente fracas em distâncias de até 500 nanômetros. Tal como acontece com os ímãs de geladeira comuns, a atração magnética entre os átomos aumenta com a proximidade, e os cientistas suspeitaram que se sua nova técnica pudesse espaçar os átomos de disprósio a uma distância de até 50 nanômetros, eles poderiam observar o surgimento de interações fracas entre os átomos magnéticos. “Poderíamos de repente ter interações magnéticas, que costumavam ser quase insignificantes, mas agora são muito fortes”, diz Ketterle. A equipe aplicou sua técnica ao disprósio, primeiro super-resfriando os átomos e depois passando dois lasers para dividir os átomos em dois grupos de spin, ou camadas. Eles então direcionaram os lasers através de uma fibra óptica para estabilizá-los e descobriram que, de fato, as duas camadas de átomos de disprósio gravitavam em torno de seus respectivos picos de laser, o que na verdade separava as camadas de átomos em 50 nanômetros – a distância mais próxima que qualquer átomo ultrafrio experimento foi capaz de alcançar. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica Nesta proximidade extremamente próxima, as interações magnéticas naturais dos átomos foram significativamente melhoradas e eram 1.000 vezes mais fortes do que se estivessem posicionados a 500 nanômetros de distância. A equipe observou que essas interações resultaram em dois novos fenômenos quânticos: oscilação coletiva, na qual as vibrações de uma camada faziam a outra camada vibrar em sincronia; e termalização, em que uma camada transferia calor para a outra, puramente através de flutuações magnéticas nos átomos. “Até agora, o calor entre os átomos só podia ser trocado quando eles estavam no mesmo espaço físico e podiam colidir”, observa Du. “Agora vimos camadas atômicas, separadas pelo vácuo, e elas trocam calor por meio de campos magnéticos flutuantes.” Implicações para a tecnologia quântica Os resultados da equipe apresentam uma nova técnica que pode ser usada para posicionar muitos tipos de átomos próximos. Eles também mostram que os átomos, colocados suficientemente próximos uns dos outros, podem exibir fenômenos quânticos interessantes, que poderiam ser aproveitados para construir novos materiais quânticos e, potencialmente, sistemas atômicos acionados magneticamente para computadores quânticos. “Estamos realmente trazendo métodos de super-resolução para o campo, e isso se tornará uma ferramenta geral para fazer simulações quânticas”, diz Ketterle. “Existem muitas variantes possíveis, nas quais estamos trabalhando.” Referência: “Física atômica em escala de 50 nm: Realização de um sistema de duas camadas de átomos dipolares” por Li Du, Pierre Barral, Michael Cantara, Julius de Hond, Yu-Kun Lu e Wolfgang Ketterle, 2 de maio de 2024, Ciência. DOI: 10.1126/science.adh3023 Esta pesquisa foi financiada, em parte, pela National Science Foundation e pelo Departamento de Defesa. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica

Os físicos do MIT desenvolveram uma técnica para organizar átomos (representados como esferas com setas) muito mais próximos do que era possível anteriormente, até 50 nanômetros. O grupo planeja usar o método para manipular átomos em configurações que poderiam gerar a primeira porta quântica puramente magnética – um alicerce fundamental para um novo tipo de computador quântico. Nesta imagem, a interação magnética é representada pelas linhas coloridas. Crédito: Cortesia dos pesquisadores; Notícias do MIT A técnica abre possibilidades para explorar estados exóticos da matéria e construir novos materiais quânticos. A proximidade é fundamental para muitos fenômenos quânticos, pois as interações entre os átomos são mais fortes quando as partículas estão próximas. Em muitos simuladores quânticos, os cientistas organizam os átomos o mais próximos possível para explorar estados exóticos da matéria e construir novos materiais quânticos. Avanço no arranjo atômico Eles normalmente fazem isso resfriando os átomos até ficarem imóveis e, em seguida, usando luz laser para posicionar as partículas a uma distância de até 500 nanômetros – um limite que é definido pelo comprimento de onda da luz. Agora, MIT MIT é um acrônimo para Instituto de Tecnologia de Massachusetts. É uma prestigiosa universidade privada de pesquisa em Cambridge, Massachusetts, fundada em 1861. Está organizada em cinco escolas: arquitetura e planejamento; Engenharia; humanidades, artes e ciências sociais; gerenciamento; e ciência. O impacto do MIT inclui muitas descobertas científicas e avanços tecnológicos. Seu objetivo declarado é criar um mundo melhor por meio da educação, pesquisa e inovação. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">MIT os físicos desenvolveram uma técnica que lhes permite organizar os átomos muito mais próximos, até apenas 50 nanômetros. Para contextualizar, um glóbulo vermelho tem cerca de 1.000 nanômetros de largura. Os físicos demonstraram a nova abordagem em experimentos com disprósio, que é o material mais magnético átomo Um átomo é o menor componente de um elemento. É composto de prótons e nêutrons dentro do núcleo e elétrons circulando o núcleo. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">atom na natureza. Eles usaram a nova abordagem para manipular duas camadas de átomos de disprósio e posicionaram as camadas com precisão de 50 nanômetros uma da outra. Nesta proximidade extrema, as interações magnéticas eram 1.000 vezes mais fortes do que se as camadas estivessem separadas por 500 nanômetros. Lasers de cores diferentes são usados ​​para resfriar e capturar átomos de disprósio. Crédito: Cortesia dos pesquisadores Efeitos magnéticos aprimorados Além do mais, os cientistas conseguiram medir dois novos efeitos causados ​​pela proximidade dos átomos. Suas forças magnéticas aprimoradas causaram “termalização”, ou transferência de calor de uma camada para outra, bem como oscilações sincronizadas entre camadas. Esses efeitos desapareceram à medida que as camadas foram mais espaçadas. “Passamos do posicionamento dos átomos de 500 nanômetros para 50 nanômetros de distância, e há muito que você pode fazer com isso”, diz Wolfgang Ketterle, professor de física John D. MacArthur no MIT. “A 50 nanômetros, o comportamento dos átomos é tão diferente que estamos realmente entrando em um novo regime aqui.” Ketterle e seus colegas dizem que a nova abordagem pode ser aplicada a muitos outros átomos para estudar fenômenos quânticos. Por sua vez, o grupo planeja usar a técnica para manipular átomos em configurações que poderiam gerar a primeira porta quântica puramente magnética – um alicerce fundamental para um novo tipo de computador quântico. A equipe publicou seus resultados em 2 de maio na revista Ciência. Os coautores do estudo incluem o autor principal e estudante de pós-graduação em física Li Du, juntamente com Pierre

Barral, Michael Cantara, Julius de Hond e Yu-Kun Lu - todos membros do MIT-Harvard Center for Ultracold Atoms, do Departamento de Física, e o Laboratório de Pesquisa em Eletrônica do MIT. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica Os alunos de pós-graduação Li Du, à esquerda, e Yu-Kun Lu ajustam a eletrônica de controle dos sistemas de laser. Crédito: Cortesia dos pesquisadores Manipulando Átomos com Lasers Para manipular e organizar átomos, os físicos normalmente primeiro resfriam uma nuvem de átomos a temperaturas próximas zero absoluto O zero absoluto é a temperatura teórica mais baixa na escala de temperatura termodinâmica. A esta temperatura, todos os átomos de um objeto estão em repouso e o objeto não emite nem absorve energia. O valor acordado internacionalmente para esta temperatura é −273,15 °C (−459,67 °F; 0,00 K). " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">zero absolutoentão use um sistema de feixes de laser para encurralar os átomos em uma armadilha óptica. A luz laser é uma onda eletromagnética com comprimento de onda específico (a distância entre os máximos do campo elétrico) e frequência. O comprimento de onda limita o menor padrão no qual a luz pode ser moldada a normalmente 500 nanômetros, o chamado limite de resolução óptica. Como os átomos são atraídos pela luz laser de certas frequências, os átomos serão posicionados nos pontos de pico de intensidade do laser. Por esta razão, as técnicas existentes têm sido limitadas na proximidade com que podem posicionar as partículas atómicas e não podem ser utilizadas para explorar fenómenos que ocorrem a distâncias muito mais curtas. “As técnicas convencionais param em 500 nanômetros, limitadas não pelos átomos, mas pelo comprimento de onda da luz”, explica Ketterle. “Encontramos agora um novo truque com a luz onde podemos ultrapassar esse limite.” A nova abordagem da equipa, tal como as técnicas atuais, começa por arrefecer uma nuvem de átomos - neste caso, a cerca de 1 microkelvin, apenas um fio de cabelo acima do zero absoluto - ponto em que os átomos ficam quase parados. Os físicos podem então usar lasers para mover as partículas congeladas nas configurações desejadas. Então, Du e seus colaboradores trabalharam com dois feixes de laser, cada um com uma frequência, ou cor, diferente e polarização circular, ou direção do campo elétrico do laser. Quando os dois feixes viajam através de uma nuvem super-resfriada de átomos, os átomos podem orientar seu spin em direções opostas, seguindo qualquer uma das polarizações dos dois lasers. O resultado é que os feixes produzem dois grupos dos mesmos átomos, só que com spins opostos. Cada feixe de laser formou uma onda estacionária, um padrão periódico de intensidade de campo elétrico com período espacial de 500 nanômetros. Devido às suas diferentes polarizações, cada onda estacionária atraiu e encurralou um dos dois grupos de átomos, dependendo do seu spin. Os lasers poderiam ser sobrepostos e ajustados de forma que a distância entre seus respectivos picos fosse tão pequena quanto 50 nanômetros, o que significa que os átomos gravitando em direção aos picos de cada laser seriam separados pelos mesmos 50 nanômetros. Mas para que isso acontecesse, os lasers teriam que ser extremamente estáveis ​​e imunes a todos os ruídos externos, como tremores ou mesmo respiração durante o experimento. A equipe percebeu que poderia estabilizar ambos os lasers direcionando-os através de uma fibra óptica, que servia para travar os feixes de luz um em relação ao outro. “A ideia de enviar ambos os feixes através da fibra óptica significava que toda a máquina poderia tremer violentamente, mas os dois feixes de laser permaneceram absolutamente estáveis ​​um em relação ao outro”, diz Du. Forças Magnéticas e Fenômenos Quânticos Como primeiro teste da sua nova técnica, a equipa utilizou átomos de disprósio – um metal de terras raras que é um dos elementos magnéticos mais fortes da tabela periódica, particularmente a temperaturas ultrabaixas.

No entanto, na escala dos átomos, as interações magnéticas do elemento são relativamente fracas em distâncias de até 500 nanômetros. Tal como acontece com os ímãs de geladeira comuns, a atração magnética entre os átomos aumenta com a proximidade, e os cientistas suspeitaram que se sua nova técnica pudesse espaçar os átomos de disprósio a uma distância de até 50 nanômetros, eles poderiam observar o surgimento de interações fracas entre os átomos magnéticos. “Poderíamos de repente ter interações magnéticas, que costumavam ser quase insignificantes, mas agora são muito fortes”, diz Ketterle. A equipe aplicou sua técnica ao disprósio, primeiro super-resfriando os átomos e depois passando dois lasers para dividir os átomos em dois grupos de spin, ou camadas. Eles então direcionaram os lasers através de uma fibra óptica para estabilizá-los e descobriram que, de fato, as duas camadas de átomos de disprósio gravitavam em torno de seus respectivos picos de laser, o que na verdade separava as camadas de átomos em 50 nanômetros – a distância mais próxima que qualquer átomo ultrafrio experimento foi capaz de alcançar. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica Nesta proximidade extremamente próxima, as interações magnéticas naturais dos átomos foram significativamente melhoradas e eram 1.000 vezes mais fortes do que se estivessem posicionados a 500 nanômetros de distância. A equipe observou que essas interações resultaram em dois novos fenômenos quânticos: oscilação coletiva, na qual as vibrações de uma camada faziam a outra camada vibrar em sincronia; e termalização, em que uma camada transferia calor para a outra, puramente através de flutuações magnéticas nos átomos. “Até agora, o calor entre os átomos só podia ser trocado quando eles estavam no mesmo espaço físico e podiam colidir”, observa Du. “Agora vimos camadas atômicas, separadas pelo vácuo, e elas trocam calor por meio de campos magnéticos flutuantes.” Implicações para a tecnologia quântica Os resultados da equipe apresentam uma nova técnica que pode ser usada para posicionar muitos tipos de átomos próximos. Eles também mostram que os átomos, colocados suficientemente próximos uns dos outros, podem exibir fenômenos quânticos interessantes, que poderiam ser aproveitados para construir novos materiais quânticos e, potencialmente, sistemas atômicos acionados magneticamente para computadores quânticos. “Estamos realmente trazendo métodos de super-resolução para o campo, e isso se tornará uma ferramenta geral para fazer simulações quânticas”, diz Ketterle. “Existem muitas variantes possíveis, nas quais estamos trabalhando.” Referência: “Física atômica em escala de 50 nm: Realização de um sistema de duas camadas de átomos dipolares” por Li Du, Pierre Barral, Michael Cantara, Julius de Hond, Yu-Kun Lu e Wolfgang Ketterle, 2 de maio de 2024, Ciência. DOI: 10.1126/science.adh3023 Esta pesquisa foi financiada, em parte, pela National Science Foundation e pelo Departamento de Defesa. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica

Os físicos do MIT desenvolveram uma técnica para organizar átomos (representados como esferas com setas) muito mais próximos do que era possível anteriormente, até 50 nanômetros. O grupo planeja usar o método para manipular átomos em configurações que poderiam gerar a primeira porta quântica puramente magnética – um alicerce fundamental para um novo tipo de computador quântico. Nesta imagem, a interação magnética é representada pelas linhas coloridas. Crédito: Cortesia dos pesquisadores; Notícias do MIT A técnica abre possibilidades para explorar estados exóticos da matéria e construir novos materiais quânticos. A proximidade é fundamental para muitos fenômenos quânticos, pois as interações entre os átomos são mais fortes quando as partículas estão próximas. Em muitos simuladores quânticos, os cientistas organizam os átomos o mais próximos possível para explorar estados exóticos da matéria e construir novos materiais quânticos. Avanço no arranjo atômico Eles normalmente fazem isso resfriando os átomos até ficarem imóveis e, em seguida, usando luz laser para posicionar as partículas a uma distância de até 500 nanômetros – um limite que é definido pelo comprimento de onda da luz. Agora, MIT MIT é um acrônimo para Instituto de Tecnologia de Massachusetts. É uma prestigiosa universidade privada de pesquisa em Cambridge, Massachusetts, fundada em 1861. Está organizada em cinco escolas: arquitetura e planejamento; Engenharia; humanidades, artes e ciências sociais; gerenciamento; e ciência. O impacto do MIT inclui muitas descobertas científicas e avanços tecnológicos. Seu objetivo declarado é criar um mundo melhor por meio da educação, pesquisa e inovação. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">MIT os físicos desenvolveram uma técnica que lhes permite organizar os átomos muito mais próximos, até apenas 50 nanômetros. Para contextualizar, um glóbulo vermelho tem cerca de 1.000 nanômetros de largura. Os físicos demonstraram a nova abordagem em experimentos com disprósio, que é o material mais magnético átomo Um átomo é o menor componente de um elemento. É composto de prótons e nêutrons dentro do núcleo e elétrons circulando o núcleo. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">atom na natureza. Eles usaram a nova abordagem para manipular duas camadas de átomos de disprósio e posicionaram as camadas com precisão de 50 nanômetros uma da outra. Nesta proximidade extrema, as interações magnéticas eram 1.000 vezes mais fortes do que se as camadas estivessem separadas por 500 nanômetros. Lasers de cores diferentes são usados ​​para resfriar e capturar átomos de disprósio. Crédito: Cortesia dos pesquisadores Efeitos magnéticos aprimorados Além do mais, os cientistas conseguiram medir dois novos efeitos causados ​​pela proximidade dos átomos. Suas forças magnéticas aprimoradas causaram “termalização”, ou transferência de calor de uma camada para outra, bem como oscilações sincronizadas entre camadas. Esses efeitos desapareceram à medida que as camadas foram mais espaçadas. “Passamos do posicionamento dos átomos de 500 nanômetros para 50 nanômetros de distância, e há muito que você pode fazer com isso”, diz Wolfgang Ketterle, professor de física John D. MacArthur no MIT. “A 50 nanômetros, o comportamento dos átomos é tão diferente que estamos realmente entrando em um novo regime aqui.” Ketterle e seus colegas dizem que a nova abordagem pode ser aplicada a muitos outros átomos para estudar fenômenos quânticos. Por sua vez, o grupo planeja usar a técnica para manipular átomos em configurações que poderiam gerar a primeira porta quântica puramente magnética – um alicerce fundamental para um novo tipo de computador quântico. A equipe publicou seus resultados em 2 de maio na revista Ciência. Os coautores do estudo incluem o autor principal e estudante de pós-graduação em física Li Du, juntamente com Pierre

Barral, Michael Cantara, Julius de Hond e Yu-Kun Lu - todos membros do MIT-Harvard Center for Ultracold Atoms, do Departamento de Física, e o Laboratório de Pesquisa em Eletrônica do MIT. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica Os alunos de pós-graduação Li Du, à esquerda, e Yu-Kun Lu ajustam a eletrônica de controle dos sistemas de laser. Crédito: Cortesia dos pesquisadores Manipulando Átomos com Lasers Para manipular e organizar átomos, os físicos normalmente primeiro resfriam uma nuvem de átomos a temperaturas próximas zero absoluto O zero absoluto é a temperatura teórica mais baixa na escala de temperatura termodinâmica. A esta temperatura, todos os átomos de um objeto estão em repouso e o objeto não emite nem absorve energia. O valor acordado internacionalmente para esta temperatura é −273,15 °C (−459,67 °F; 0,00 K). " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">zero absolutoentão use um sistema de feixes de laser para encurralar os átomos em uma armadilha óptica. A luz laser é uma onda eletromagnética com comprimento de onda específico (a distância entre os máximos do campo elétrico) e frequência. O comprimento de onda limita o menor padrão no qual a luz pode ser moldada a normalmente 500 nanômetros, o chamado limite de resolução óptica. Como os átomos são atraídos pela luz laser de certas frequências, os átomos serão posicionados nos pontos de pico de intensidade do laser. Por esta razão, as técnicas existentes têm sido limitadas na proximidade com que podem posicionar as partículas atómicas e não podem ser utilizadas para explorar fenómenos que ocorrem a distâncias muito mais curtas. “As técnicas convencionais param em 500 nanômetros, limitadas não pelos átomos, mas pelo comprimento de onda da luz”, explica Ketterle. “Encontramos agora um novo truque com a luz onde podemos ultrapassar esse limite.” A nova abordagem da equipa, tal como as técnicas atuais, começa por arrefecer uma nuvem de átomos - neste caso, a cerca de 1 microkelvin, apenas um fio de cabelo acima do zero absoluto - ponto em que os átomos ficam quase parados. Os físicos podem então usar lasers para mover as partículas congeladas nas configurações desejadas. Então, Du e seus colaboradores trabalharam com dois feixes de laser, cada um com uma frequência, ou cor, diferente e polarização circular, ou direção do campo elétrico do laser. Quando os dois feixes viajam através de uma nuvem super-resfriada de átomos, os átomos podem orientar seu spin em direções opostas, seguindo qualquer uma das polarizações dos dois lasers. O resultado é que os feixes produzem dois grupos dos mesmos átomos, só que com spins opostos. Cada feixe de laser formou uma onda estacionária, um padrão periódico de intensidade de campo elétrico com período espacial de 500 nanômetros. Devido às suas diferentes polarizações, cada onda estacionária atraiu e encurralou um dos dois grupos de átomos, dependendo do seu spin. Os lasers poderiam ser sobrepostos e ajustados de forma que a distância entre seus respectivos picos fosse tão pequena quanto 50 nanômetros, o que significa que os átomos gravitando em direção aos picos de cada laser seriam separados pelos mesmos 50 nanômetros. Mas para que isso acontecesse, os lasers teriam que ser extremamente estáveis ​​e imunes a todos os ruídos externos, como tremores ou mesmo respiração durante o experimento. A equipe percebeu que poderia estabilizar ambos os lasers direcionando-os através de uma fibra óptica, que servia para travar os feixes de luz um em relação ao outro. “A ideia de enviar ambos os feixes através da fibra óptica significava que toda a máquina poderia tremer violentamente, mas os dois feixes de laser permaneceram absolutamente estáveis ​​um em relação ao outro”, diz Du. Forças Magnéticas e Fenômenos Quânticos Como primeiro teste da sua nova técnica, a equipa utilizou átomos de disprósio – um metal de terras raras que é um dos elementos magnéticos mais fortes da tabela periódica, particularmente a temperaturas ultrabaixas.

No entanto, na escala dos átomos, as interações magnéticas do elemento são relativamente fracas em distâncias de até 500 nanômetros. Tal como acontece com os ímãs de geladeira comuns, a atração magnética entre os átomos aumenta com a proximidade, e os cientistas suspeitaram que se sua nova técnica pudesse espaçar os átomos de disprósio a uma distância de até 50 nanômetros, eles poderiam observar o surgimento de interações fracas entre os átomos magnéticos. “Poderíamos de repente ter interações magnéticas, que costumavam ser quase insignificantes, mas agora são muito fortes”, diz Ketterle. A equipe aplicou sua técnica ao disprósio, primeiro super-resfriando os átomos e depois passando dois lasers para dividir os átomos em dois grupos de spin, ou camadas. Eles então direcionaram os lasers através de uma fibra óptica para estabilizá-los e descobriram que, de fato, as duas camadas de átomos de disprósio gravitavam em torno de seus respectivos picos de laser, o que na verdade separava as camadas de átomos em 50 nanômetros – a distância mais próxima que qualquer átomo ultrafrio experimento foi capaz de alcançar. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica Nesta proximidade extremamente próxima, as interações magnéticas naturais dos átomos foram significativamente melhoradas e eram 1.000 vezes mais fortes do que se estivessem posicionados a 500 nanômetros de distância. A equipe observou que essas interações resultaram em dois novos fenômenos quânticos: oscilação coletiva, na qual as vibrações de uma camada faziam a outra camada vibrar em sincronia; e termalização, em que uma camada transferia calor para a outra, puramente através de flutuações magnéticas nos átomos. “Até agora, o calor entre os átomos só podia ser trocado quando eles estavam no mesmo espaço físico e podiam colidir”, observa Du. “Agora vimos camadas atômicas, separadas pelo vácuo, e elas trocam calor por meio de campos magnéticos flutuantes.” Implicações para a tecnologia quântica Os resultados da equipe apresentam uma nova técnica que pode ser usada para posicionar muitos tipos de átomos próximos. Eles também mostram que os átomos, colocados suficientemente próximos uns dos outros, podem exibir fenômenos quânticos interessantes, que poderiam ser aproveitados para construir novos materiais quânticos e, potencialmente, sistemas atômicos acionados magneticamente para computadores quânticos. “Estamos realmente trazendo métodos de super-resolução para o campo, e isso se tornará uma ferramenta geral para fazer simulações quânticas”, diz Ketterle. “Existem muitas variantes possíveis, nas quais estamos trabalhando.” Referência: “Física atômica em escala de 50 nm: Realização de um sistema de duas camadas de átomos dipolares” por Li Du, Pierre Barral, Michael Cantara, Julius de Hond, Yu-Kun Lu e Wolfgang Ketterle, 2 de maio de 2024, Ciência. DOI: 10.1126/science.adh3023 Esta pesquisa foi financiada, em parte, pela National Science Foundation e pelo Departamento de Defesa. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica

Os físicos do MIT desenvolveram uma técnica para organizar átomos (representados como esferas com setas) muito mais próximos do que era possível anteriormente, até 50 nanômetros. O grupo planeja usar o método para manipular átomos em configurações que poderiam gerar a primeira porta quântica puramente magnética – um alicerce fundamental para um novo tipo de computador quântico. Nesta imagem, a interação magnética é representada pelas linhas coloridas. Crédito: Cortesia dos pesquisadores; Notícias do MIT A técnica abre possibilidades para explorar estados exóticos da matéria e construir novos materiais quânticos. A proximidade é fundamental para muitos fenômenos quânticos, pois as interações entre os átomos são mais fortes quando as partículas estão próximas. Em muitos simuladores quânticos, os cientistas organizam os átomos o mais próximos possível para explorar estados exóticos da matéria e construir novos materiais quânticos. Avanço no arranjo atômico Eles normalmente fazem isso resfriando os átomos até ficarem imóveis e, em seguida, usando luz laser para posicionar as partículas a uma distância de até 500 nanômetros – um limite que é definido pelo comprimento de onda da luz. Agora, MIT MIT é um acrônimo para Instituto de Tecnologia de Massachusetts. É uma prestigiosa universidade privada de pesquisa em Cambridge, Massachusetts, fundada em 1861. Está organizada em cinco escolas: arquitetura e planejamento; Engenharia; humanidades, artes e ciências sociais; gerenciamento; e ciência. O impacto do MIT inclui muitas descobertas científicas e avanços tecnológicos. Seu objetivo declarado é criar um mundo melhor por meio da educação, pesquisa e inovação. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">MIT os físicos desenvolveram uma técnica que lhes permite organizar os átomos muito mais próximos, até apenas 50 nanômetros. Para contextualizar, um glóbulo vermelho tem cerca de 1.000 nanômetros de largura. Os físicos demonstraram a nova abordagem em experimentos com disprósio, que é o material mais magnético átomo Um átomo é o menor componente de um elemento. É composto de prótons e nêutrons dentro do núcleo e elétrons circulando o núcleo. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">atom na natureza. Eles usaram a nova abordagem para manipular duas camadas de átomos de disprósio e posicionaram as camadas com precisão de 50 nanômetros uma da outra. Nesta proximidade extrema, as interações magnéticas eram 1.000 vezes mais fortes do que se as camadas estivessem separadas por 500 nanômetros. Lasers de cores diferentes são usados ​​para resfriar e capturar átomos de disprósio. Crédito: Cortesia dos pesquisadores Efeitos magnéticos aprimorados Além do mais, os cientistas conseguiram medir dois novos efeitos causados ​​pela proximidade dos átomos. Suas forças magnéticas aprimoradas causaram “termalização”, ou transferência de calor de uma camada para outra, bem como oscilações sincronizadas entre camadas. Esses efeitos desapareceram à medida que as camadas foram mais espaçadas. “Passamos do posicionamento dos átomos de 500 nanômetros para 50 nanômetros de distância, e há muito que você pode fazer com isso”, diz Wolfgang Ketterle, professor de física John D. MacArthur no MIT. “A 50 nanômetros, o comportamento dos átomos é tão diferente que estamos realmente entrando em um novo regime aqui.” Ketterle e seus colegas dizem que a nova abordagem pode ser aplicada a muitos outros átomos para estudar fenômenos quânticos. Por sua vez, o grupo planeja usar a técnica para manipular átomos em configurações que poderiam gerar a primeira porta quântica puramente magnética – um alicerce fundamental para um novo tipo de computador quântico. A equipe publicou seus resultados em 2 de maio na revista Ciência. Os coautores do estudo incluem o autor principal e estudante de pós-graduação em física Li Du, juntamente com Pierre

Barral, Michael Cantara, Julius de Hond e Yu-Kun Lu - todos membros do MIT-Harvard Center for Ultracold Atoms, do Departamento de Física, e o Laboratório de Pesquisa em Eletrônica do MIT. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica Os alunos de pós-graduação Li Du, à esquerda, e Yu-Kun Lu ajustam a eletrônica de controle dos sistemas de laser. Crédito: Cortesia dos pesquisadores Manipulando Átomos com Lasers Para manipular e organizar átomos, os físicos normalmente primeiro resfriam uma nuvem de átomos a temperaturas próximas zero absoluto O zero absoluto é a temperatura teórica mais baixa na escala de temperatura termodinâmica. A esta temperatura, todos os átomos de um objeto estão em repouso e o objeto não emite nem absorve energia. O valor acordado internacionalmente para esta temperatura é −273,15 °C (−459,67 °F; 0,00 K). " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">zero absolutoentão use um sistema de feixes de laser para encurralar os átomos em uma armadilha óptica. A luz laser é uma onda eletromagnética com comprimento de onda específico (a distância entre os máximos do campo elétrico) e frequência. O comprimento de onda limita o menor padrão no qual a luz pode ser moldada a normalmente 500 nanômetros, o chamado limite de resolução óptica. Como os átomos são atraídos pela luz laser de certas frequências, os átomos serão posicionados nos pontos de pico de intensidade do laser. Por esta razão, as técnicas existentes têm sido limitadas na proximidade com que podem posicionar as partículas atómicas e não podem ser utilizadas para explorar fenómenos que ocorrem a distâncias muito mais curtas. “As técnicas convencionais param em 500 nanômetros, limitadas não pelos átomos, mas pelo comprimento de onda da luz”, explica Ketterle. “Encontramos agora um novo truque com a luz onde podemos ultrapassar esse limite.” A nova abordagem da equipa, tal como as técnicas atuais, começa por arrefecer uma nuvem de átomos - neste caso, a cerca de 1 microkelvin, apenas um fio de cabelo acima do zero absoluto - ponto em que os átomos ficam quase parados. Os físicos podem então usar lasers para mover as partículas congeladas nas configurações desejadas. Então, Du e seus colaboradores trabalharam com dois feixes de laser, cada um com uma frequência, ou cor, diferente e polarização circular, ou direção do campo elétrico do laser. Quando os dois feixes viajam através de uma nuvem super-resfriada de átomos, os átomos podem orientar seu spin em direções opostas, seguindo qualquer uma das polarizações dos dois lasers. O resultado é que os feixes produzem dois grupos dos mesmos átomos, só que com spins opostos. Cada feixe de laser formou uma onda estacionária, um padrão periódico de intensidade de campo elétrico com período espacial de 500 nanômetros. Devido às suas diferentes polarizações, cada onda estacionária atraiu e encurralou um dos dois grupos de átomos, dependendo do seu spin. Os lasers poderiam ser sobrepostos e ajustados de forma que a distância entre seus respectivos picos fosse tão pequena quanto 50 nanômetros, o que significa que os átomos gravitando em direção aos picos de cada laser seriam separados pelos mesmos 50 nanômetros. Mas para que isso acontecesse, os lasers teriam que ser extremamente estáveis ​​e imunes a todos os ruídos externos, como tremores ou mesmo respiração durante o experimento. A equipe percebeu que poderia estabilizar ambos os lasers direcionando-os através de uma fibra óptica, que servia para travar os feixes de luz um em relação ao outro. “A ideia de enviar ambos os feixes através da fibra óptica significava que toda a máquina poderia tremer violentamente, mas os dois feixes de laser permaneceram absolutamente estáveis ​​um em relação ao outro”, diz Du. Forças Magnéticas e Fenômenos Quânticos Como primeiro teste da sua nova técnica, a equipa utilizou átomos de disprósio – um metal de terras raras que é um dos elementos magnéticos mais fortes da tabela periódica, particularmente a temperaturas ultrabaixas.

No entanto, na escala dos átomos, as interações magnéticas do elemento são relativamente fracas em distâncias de até 500 nanômetros. Tal como acontece com os ímãs de geladeira comuns, a atração magnética entre os átomos aumenta com a proximidade, e os cientistas suspeitaram que se sua nova técnica pudesse espaçar os átomos de disprósio a uma distância de até 50 nanômetros, eles poderiam observar o surgimento de interações fracas entre os átomos magnéticos. “Poderíamos de repente ter interações magnéticas, que costumavam ser quase insignificantes, mas agora são muito fortes”, diz Ketterle. A equipe aplicou sua técnica ao disprósio, primeiro super-resfriando os átomos e depois passando dois lasers para dividir os átomos em dois grupos de spin, ou camadas. Eles então direcionaram os lasers através de uma fibra óptica para estabilizá-los e descobriram que, de fato, as duas camadas de átomos de disprósio gravitavam em torno de seus respectivos picos de laser, o que na verdade separava as camadas de átomos em 50 nanômetros – a distância mais próxima que qualquer átomo ultrafrio experimento foi capaz de alcançar. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica Nesta proximidade extremamente próxima, as interações magnéticas naturais dos átomos foram significativamente melhoradas e eram 1.000 vezes mais fortes do que se estivessem posicionados a 500 nanômetros de distância. A equipe observou que essas interações resultaram em dois novos fenômenos quânticos: oscilação coletiva, na qual as vibrações de uma camada faziam a outra camada vibrar em sincronia; e termalização, em que uma camada transferia calor para a outra, puramente através de flutuações magnéticas nos átomos. “Até agora, o calor entre os átomos só podia ser trocado quando eles estavam no mesmo espaço físico e podiam colidir”, observa Du. “Agora vimos camadas atômicas, separadas pelo vácuo, e elas trocam calor por meio de campos magnéticos flutuantes.” Implicações para a tecnologia quântica Os resultados da equipe apresentam uma nova técnica que pode ser usada para posicionar muitos tipos de átomos próximos. Eles também mostram que os átomos, colocados suficientemente próximos uns dos outros, podem exibir fenômenos quânticos interessantes, que poderiam ser aproveitados para construir novos materiais quânticos e, potencialmente, sistemas atômicos acionados magneticamente para computadores quânticos. “Estamos realmente trazendo métodos de super-resolução para o campo, e isso se tornará uma ferramenta geral para fazer simulações quânticas”, diz Ketterle. “Existem muitas variantes possíveis, nas quais estamos trabalhando.” Referência: “Física atômica em escala de 50 nm: Realização de um sistema de duas camadas de átomos dipolares” por Li Du, Pierre Barral, Michael Cantara, Julius de Hond, Yu-Kun Lu e Wolfgang Ketterle, 2 de maio de 2024, Ciência. DOI: 10.1126/science.adh3023 Esta pesquisa foi financiada, em parte, pela National Science Foundation e pelo Departamento de Defesa. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica

Os físicos do MIT desenvolveram uma técnica para organizar átomos (representados como esferas com setas) muito mais próximos do que era possível anteriormente, até 50 nanômetros. O grupo planeja usar o método para manipular átomos em configurações que poderiam gerar a primeira porta quântica puramente magnética – um alicerce fundamental para um novo tipo de computador quântico. Nesta imagem, a interação magnética é representada pelas linhas coloridas. Crédito: Cortesia dos pesquisadores; Notícias do MIT A técnica abre possibilidades para explorar estados exóticos da matéria e construir novos materiais quânticos. A proximidade é fundamental para muitos fenômenos quânticos, pois as interações entre os átomos são mais fortes quando as partículas estão próximas. Em muitos simuladores quânticos, os cientistas organizam os átomos o mais próximos possível para explorar estados exóticos da matéria e construir novos materiais quânticos. Avanço no arranjo atômico Eles normalmente fazem isso resfriando os átomos até ficarem imóveis e, em seguida, usando luz laser para posicionar as partículas a uma distância de até 500 nanômetros – um limite que é definido pelo comprimento de onda da luz. Agora, MIT MIT é um acrônimo para Instituto de Tecnologia de Massachusetts. É uma prestigiosa universidade privada de pesquisa em Cambridge, Massachusetts, fundada em 1861. Está organizada em cinco escolas: arquitetura e planejamento; Engenharia; humanidades, artes e ciências sociais; gerenciamento; e ciência. O impacto do MIT inclui muitas descobertas científicas e avanços tecnológicos. Seu objetivo declarado é criar um mundo melhor por meio da educação, pesquisa e inovação. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">MIT os físicos desenvolveram uma técnica que lhes permite organizar os átomos muito mais próximos, até apenas 50 nanômetros. Para contextualizar, um glóbulo vermelho tem cerca de 1.000 nanômetros de largura. Os físicos demonstraram a nova abordagem em experimentos com disprósio, que é o material mais magnético átomo Um átomo é o menor componente de um elemento. É composto de prótons e nêutrons dentro do núcleo e elétrons circulando o núcleo. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">atom na natureza. Eles usaram a nova abordagem para manipular duas camadas de átomos de disprósio e posicionaram as camadas com precisão de 50 nanômetros uma da outra. Nesta proximidade extrema, as interações magnéticas eram 1.000 vezes mais fortes do que se as camadas estivessem separadas por 500 nanômetros. Lasers de cores diferentes são usados ​​para resfriar e capturar átomos de disprósio. Crédito: Cortesia dos pesquisadores Efeitos magnéticos aprimorados Além do mais, os cientistas conseguiram medir dois novos efeitos causados ​​pela proximidade dos átomos. Suas forças magnéticas aprimoradas causaram “termalização”, ou transferência de calor de uma camada para outra, bem como oscilações sincronizadas entre camadas. Esses efeitos desapareceram à medida que as camadas foram mais espaçadas. “Passamos do posicionamento dos átomos de 500 nanômetros para 50 nanômetros de distância, e há muito que você pode fazer com isso”, diz Wolfgang Ketterle, professor de física John D. MacArthur no MIT. “A 50 nanômetros, o comportamento dos átomos é tão diferente que estamos realmente entrando em um novo regime aqui.” Ketterle e seus colegas dizem que a nova abordagem pode ser aplicada a muitos outros átomos para estudar fenômenos quânticos. Por sua vez, o grupo planeja usar a técnica para manipular átomos em configurações que poderiam gerar a primeira porta quântica puramente magnética – um alicerce fundamental para um novo tipo de computador quântico. A equipe publicou seus resultados em 2 de maio na revista Ciência. Os coautores do estudo incluem o autor principal e estudante de pós-graduação em física Li Du, juntamente com Pierre

Barral, Michael Cantara, Julius de Hond e Yu-Kun Lu - todos membros do MIT-Harvard Center for Ultracold Atoms, do Departamento de Física, e o Laboratório de Pesquisa em Eletrônica do MIT. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica Os alunos de pós-graduação Li Du, à esquerda, e Yu-Kun Lu ajustam a eletrônica de controle dos sistemas de laser. Crédito: Cortesia dos pesquisadores Manipulando Átomos com Lasers Para manipular e organizar átomos, os físicos normalmente primeiro resfriam uma nuvem de átomos a temperaturas próximas zero absoluto O zero absoluto é a temperatura teórica mais baixa na escala de temperatura termodinâmica. A esta temperatura, todos os átomos de um objeto estão em repouso e o objeto não emite nem absorve energia. O valor acordado internacionalmente para esta temperatura é −273,15 °C (−459,67 °F; 0,00 K). " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">zero absolutoentão use um sistema de feixes de laser para encurralar os átomos em uma armadilha óptica. A luz laser é uma onda eletromagnética com comprimento de onda específico (a distância entre os máximos do campo elétrico) e frequência. O comprimento de onda limita o menor padrão no qual a luz pode ser moldada a normalmente 500 nanômetros, o chamado limite de resolução óptica. Como os átomos são atraídos pela luz laser de certas frequências, os átomos serão posicionados nos pontos de pico de intensidade do laser. Por esta razão, as técnicas existentes têm sido limitadas na proximidade com que podem posicionar as partículas atómicas e não podem ser utilizadas para explorar fenómenos que ocorrem a distâncias muito mais curtas. “As técnicas convencionais param em 500 nanômetros, limitadas não pelos átomos, mas pelo comprimento de onda da luz”, explica Ketterle. “Encontramos agora um novo truque com a luz onde podemos ultrapassar esse limite.” A nova abordagem da equipa, tal como as técnicas atuais, começa por arrefecer uma nuvem de átomos - neste caso, a cerca de 1 microkelvin, apenas um fio de cabelo acima do zero absoluto - ponto em que os átomos ficam quase parados. Os físicos podem então usar lasers para mover as partículas congeladas nas configurações desejadas. Então, Du e seus colaboradores trabalharam com dois feixes de laser, cada um com uma frequência, ou cor, diferente e polarização circular, ou direção do campo elétrico do laser. Quando os dois feixes viajam através de uma nuvem super-resfriada de átomos, os átomos podem orientar seu spin em direções opostas, seguindo qualquer uma das polarizações dos dois lasers. O resultado é que os feixes produzem dois grupos dos mesmos átomos, só que com spins opostos. Cada feixe de laser formou uma onda estacionária, um padrão periódico de intensidade de campo elétrico com período espacial de 500 nanômetros. Devido às suas diferentes polarizações, cada onda estacionária atraiu e encurralou um dos dois grupos de átomos, dependendo do seu spin. Os lasers poderiam ser sobrepostos e ajustados de forma que a distância entre seus respectivos picos fosse tão pequena quanto 50 nanômetros, o que significa que os átomos gravitando em direção aos picos de cada laser seriam separados pelos mesmos 50 nanômetros. Mas para que isso acontecesse, os lasers teriam que ser extremamente estáveis ​​e imunes a todos os ruídos externos, como tremores ou mesmo respiração durante o experimento. A equipe percebeu que poderia estabilizar ambos os lasers direcionando-os através de uma fibra óptica, que servia para travar os feixes de luz um em relação ao outro. “A ideia de enviar ambos os feixes através da fibra óptica significava que toda a máquina poderia tremer violentamente, mas os dois feixes de laser permaneceram absolutamente estáveis ​​um em relação ao outro”, diz Du. Forças Magnéticas e Fenômenos Quânticos Como primeiro teste da sua nova técnica, a equipa utilizou átomos de disprósio – um metal de terras raras que é um dos elementos magnéticos mais fortes da tabela periódica, particularmente a temperaturas ultrabaixas.

No entanto, na escala dos átomos, as interações magnéticas do elemento são relativamente fracas em distâncias de até 500 nanômetros. Tal como acontece com os ímãs de geladeira comuns, a atração magnética entre os átomos aumenta com a proximidade, e os cientistas suspeitaram que se sua nova técnica pudesse espaçar os átomos de disprósio a uma distância de até 50 nanômetros, eles poderiam observar o surgimento de interações fracas entre os átomos magnéticos. “Poderíamos de repente ter interações magnéticas, que costumavam ser quase insignificantes, mas agora são muito fortes”, diz Ketterle. A equipe aplicou sua técnica ao disprósio, primeiro super-resfriando os átomos e depois passando dois lasers para dividir os átomos em dois grupos de spin, ou camadas. Eles então direcionaram os lasers através de uma fibra óptica para estabilizá-los e descobriram que, de fato, as duas camadas de átomos de disprósio gravitavam em torno de seus respectivos picos de laser, o que na verdade separava as camadas de átomos em 50 nanômetros – a distância mais próxima que qualquer átomo ultrafrio experimento foi capaz de alcançar. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica Nesta proximidade extremamente próxima, as interações magnéticas naturais dos átomos foram significativamente melhoradas e eram 1.000 vezes mais fortes do que se estivessem posicionados a 500 nanômetros de distância. A equipe observou que essas interações resultaram em dois novos fenômenos quânticos: oscilação coletiva, na qual as vibrações de uma camada faziam a outra camada vibrar em sincronia; e termalização, em que uma camada transferia calor para a outra, puramente através de flutuações magnéticas nos átomos. “Até agora, o calor entre os átomos só podia ser trocado quando eles estavam no mesmo espaço físico e podiam colidir”, observa Du. “Agora vimos camadas atômicas, separadas pelo vácuo, e elas trocam calor por meio de campos magnéticos flutuantes.” Implicações para a tecnologia quântica Os resultados da equipe apresentam uma nova técnica que pode ser usada para posicionar muitos tipos de átomos próximos. Eles também mostram que os átomos, colocados suficientemente próximos uns dos outros, podem exibir fenômenos quânticos interessantes, que poderiam ser aproveitados para construir novos materiais quânticos e, potencialmente, sistemas atômicos acionados magneticamente para computadores quânticos. “Estamos realmente trazendo métodos de super-resolução para o campo, e isso se tornará uma ferramenta geral para fazer simulações quânticas”, diz Ketterle. “Existem muitas variantes possíveis, nas quais estamos trabalhando.” Referência: “Física atômica em escala de 50 nm: Realização de um sistema de duas camadas de átomos dipolares” por Li Du, Pierre Barral, Michael Cantara, Julius de Hond, Yu-Kun Lu e Wolfgang Ketterle, 2 de maio de 2024, Ciência. DOI: 10.1126/science.adh3023 Esta pesquisa foi financiada, em parte, pela National Science Foundation e pelo Departamento de Defesa. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica

Os físicos do MIT desenvolveram uma técnica para organizar átomos (representados como esferas com setas) muito mais próximos do que era possível anteriormente, até 50 nanômetros. O grupo planeja usar o método para manipular átomos em configurações que poderiam gerar a primeira porta quântica puramente magnética – um alicerce fundamental para um novo tipo de computador quântico. Nesta imagem, a interação magnética é representada pelas linhas coloridas. Crédito: Cortesia dos pesquisadores; Notícias do MIT A técnica abre possibilidades para explorar estados exóticos da matéria e construir novos materiais quânticos. A proximidade é fundamental para muitos fenômenos quânticos, pois as interações entre os átomos são mais fortes quando as partículas estão próximas. Em muitos simuladores quânticos, os cientistas organizam os átomos o mais próximos possível para explorar estados exóticos da matéria e construir novos materiais quânticos. Avanço no arranjo atômico Eles normalmente fazem isso resfriando os átomos até ficarem imóveis e, em seguida, usando luz laser para posicionar as partículas a uma distância de até 500 nanômetros – um limite que é definido pelo comprimento de onda da luz. Agora, MIT MIT é um acrônimo para Instituto de Tecnologia de Massachusetts. É uma prestigiosa universidade privada de pesquisa em Cambridge, Massachusetts, fundada em 1861. Está organizada em cinco escolas: arquitetura e planejamento; Engenharia; humanidades, artes e ciências sociais; gerenciamento; e ciência. O impacto do MIT inclui muitas descobertas científicas e avanços tecnológicos. Seu objetivo declarado é criar um mundo melhor por meio da educação, pesquisa e inovação. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">MIT os físicos desenvolveram uma técnica que lhes permite organizar os átomos muito mais próximos, até apenas 50 nanômetros. Para contextualizar, um glóbulo vermelho tem cerca de 1.000 nanômetros de largura. Os físicos demonstraram a nova abordagem em experimentos com disprósio, que é o material mais magnético átomo Um átomo é o menor componente de um elemento. É composto de prótons e nêutrons dentro do núcleo e elétrons circulando o núcleo. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">atom na natureza. Eles usaram a nova abordagem para manipular duas camadas de átomos de disprósio e posicionaram as camadas com precisão de 50 nanômetros uma da outra. Nesta proximidade extrema, as interações magnéticas eram 1.000 vezes mais fortes do que se as camadas estivessem separadas por 500 nanômetros. Lasers de cores diferentes são usados ​​para resfriar e capturar átomos de disprósio. Crédito: Cortesia dos pesquisadores Efeitos magnéticos aprimorados Além do mais, os cientistas conseguiram medir dois novos efeitos causados ​​pela proximidade dos átomos. Suas forças magnéticas aprimoradas causaram “termalização”, ou transferência de calor de uma camada para outra, bem como oscilações sincronizadas entre camadas. Esses efeitos desapareceram à medida que as camadas foram mais espaçadas. “Passamos do posicionamento dos átomos de 500 nanômetros para 50 nanômetros de distância, e há muito que você pode fazer com isso”, diz Wolfgang Ketterle, professor de física John D. MacArthur no MIT. “A 50 nanômetros, o comportamento dos átomos é tão diferente que estamos realmente entrando em um novo regime aqui.” Ketterle e seus colegas dizem que a nova abordagem pode ser aplicada a muitos outros átomos para estudar fenômenos quânticos. Por sua vez, o grupo planeja usar a técnica para manipular átomos em configurações que poderiam gerar a primeira porta quântica puramente magnética – um alicerce fundamental para um novo tipo de computador quântico. A equipe publicou seus resultados em 2 de maio na revista Ciência. Os coautores do estudo incluem o autor principal e estudante de pós-graduação em física Li Du, juntamente com Pierre

Barral, Michael Cantara, Julius de Hond e Yu-Kun Lu - todos membros do MIT-Harvard Center for Ultracold Atoms, do Departamento de Física, e o Laboratório de Pesquisa em Eletrônica do MIT. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica Os alunos de pós-graduação Li Du, à esquerda, e Yu-Kun Lu ajustam a eletrônica de controle dos sistemas de laser. Crédito: Cortesia dos pesquisadores Manipulando Átomos com Lasers Para manipular e organizar átomos, os físicos normalmente primeiro resfriam uma nuvem de átomos a temperaturas próximas zero absoluto O zero absoluto é a temperatura teórica mais baixa na escala de temperatura termodinâmica. A esta temperatura, todos os átomos de um objeto estão em repouso e o objeto não emite nem absorve energia. O valor acordado internacionalmente para esta temperatura é −273,15 °C (−459,67 °F; 0,00 K). " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">zero absolutoentão use um sistema de feixes de laser para encurralar os átomos em uma armadilha óptica. A luz laser é uma onda eletromagnética com comprimento de onda específico (a distância entre os máximos do campo elétrico) e frequência. O comprimento de onda limita o menor padrão no qual a luz pode ser moldada a normalmente 500 nanômetros, o chamado limite de resolução óptica. Como os átomos são atraídos pela luz laser de certas frequências, os átomos serão posicionados nos pontos de pico de intensidade do laser. Por esta razão, as técnicas existentes têm sido limitadas na proximidade com que podem posicionar as partículas atómicas e não podem ser utilizadas para explorar fenómenos que ocorrem a distâncias muito mais curtas. “As técnicas convencionais param em 500 nanômetros, limitadas não pelos átomos, mas pelo comprimento de onda da luz”, explica Ketterle. “Encontramos agora um novo truque com a luz onde podemos ultrapassar esse limite.” A nova abordagem da equipa, tal como as técnicas atuais, começa por arrefecer uma nuvem de átomos - neste caso, a cerca de 1 microkelvin, apenas um fio de cabelo acima do zero absoluto - ponto em que os átomos ficam quase parados. Os físicos podem então usar lasers para mover as partículas congeladas nas configurações desejadas. Então, Du e seus colaboradores trabalharam com dois feixes de laser, cada um com uma frequência, ou cor, diferente e polarização circular, ou direção do campo elétrico do laser. Quando os dois feixes viajam através de uma nuvem super-resfriada de átomos, os átomos podem orientar seu spin em direções opostas, seguindo qualquer uma das polarizações dos dois lasers. O resultado é que os feixes produzem dois grupos dos mesmos átomos, só que com spins opostos. Cada feixe de laser formou uma onda estacionária, um padrão periódico de intensidade de campo elétrico com período espacial de 500 nanômetros. Devido às suas diferentes polarizações, cada onda estacionária atraiu e encurralou um dos dois grupos de átomos, dependendo do seu spin. Os lasers poderiam ser sobrepostos e ajustados de forma que a distância entre seus respectivos picos fosse tão pequena quanto 50 nanômetros, o que significa que os átomos gravitando em direção aos picos de cada laser seriam separados pelos mesmos 50 nanômetros. Mas para que isso acontecesse, os lasers teriam que ser extremamente estáveis ​​e imunes a todos os ruídos externos, como tremores ou mesmo respiração durante o experimento. A equipe percebeu que poderia estabilizar ambos os lasers direcionando-os através de uma fibra óptica, que servia para travar os feixes de luz um em relação ao outro. “A ideia de enviar ambos os feixes através da fibra óptica significava que toda a máquina poderia tremer violentamente, mas os dois feixes de laser permaneceram absolutamente estáveis ​​um em relação ao outro”, diz Du. Forças Magnéticas e Fenômenos Quânticos Como primeiro teste da sua nova técnica, a equipa utilizou átomos de disprósio – um metal de terras raras que é um dos elementos magnéticos mais fortes da tabela periódica, particularmente a temperaturas ultrabaixas.

No entanto, na escala dos átomos, as interações magnéticas do elemento são relativamente fracas em distâncias de até 500 nanômetros. Tal como acontece com os ímãs de geladeira comuns, a atração magnética entre os átomos aumenta com a proximidade, e os cientistas suspeitaram que se sua nova técnica pudesse espaçar os átomos de disprósio a uma distância de até 50 nanômetros, eles poderiam observar o surgimento de interações fracas entre os átomos magnéticos. “Poderíamos de repente ter interações magnéticas, que costumavam ser quase insignificantes, mas agora são muito fortes”, diz Ketterle. A equipe aplicou sua técnica ao disprósio, primeiro super-resfriando os átomos e depois passando dois lasers para dividir os átomos em dois grupos de spin, ou camadas. Eles então direcionaram os lasers através de uma fibra óptica para estabilizá-los e descobriram que, de fato, as duas camadas de átomos de disprósio gravitavam em torno de seus respectivos picos de laser, o que na verdade separava as camadas de átomos em 50 nanômetros – a distância mais próxima que qualquer átomo ultrafrio experimento foi capaz de alcançar. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica Nesta proximidade extremamente próxima, as interações magnéticas naturais dos átomos foram significativamente melhoradas e eram 1.000 vezes mais fortes do que se estivessem posicionados a 500 nanômetros de distância. A equipe observou que essas interações resultaram em dois novos fenômenos quânticos: oscilação coletiva, na qual as vibrações de uma camada faziam a outra camada vibrar em sincronia; e termalização, em que uma camada transferia calor para a outra, puramente através de flutuações magnéticas nos átomos. “Até agora, o calor entre os átomos só podia ser trocado quando eles estavam no mesmo espaço físico e podiam colidir”, observa Du. “Agora vimos camadas atômicas, separadas pelo vácuo, e elas trocam calor por meio de campos magnéticos flutuantes.” Implicações para a tecnologia quântica Os resultados da equipe apresentam uma nova técnica que pode ser usada para posicionar muitos tipos de átomos próximos. Eles também mostram que os átomos, colocados suficientemente próximos uns dos outros, podem exibir fenômenos quânticos interessantes, que poderiam ser aproveitados para construir novos materiais quânticos e, potencialmente, sistemas atômicos acionados magneticamente para computadores quânticos. “Estamos realmente trazendo métodos de super-resolução para o campo, e isso se tornará uma ferramenta geral para fazer simulações quânticas”, diz Ketterle. “Existem muitas variantes possíveis, nas quais estamos trabalhando.” Referência: “Física atômica em escala de 50 nm: Realização de um sistema de duas camadas de átomos dipolares” por Li Du, Pierre Barral, Michael Cantara, Julius de Hond, Yu-Kun Lu e Wolfgang Ketterle, 2 de maio de 2024, Ciência. DOI: 10.1126/science.adh3023 Esta pesquisa foi financiada, em parte, pela National Science Foundation e pelo Departamento de Defesa. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica

Os físicos do MIT desenvolveram uma técnica para organizar átomos (representados como esferas com setas) muito mais próximos do que era possível anteriormente, até 50 nanômetros. O grupo planeja usar o método para manipular átomos em configurações que poderiam gerar a primeira porta quântica puramente magnética – um alicerce fundamental para um novo tipo de computador quântico. Nesta imagem, a interação magnética é representada pelas linhas coloridas. Crédito: Cortesia dos pesquisadores; Notícias do MIT A técnica abre possibilidades para explorar estados exóticos da matéria e construir novos materiais quânticos. A proximidade é fundamental para muitos fenômenos quânticos, pois as interações entre os átomos são mais fortes quando as partículas estão próximas. Em muitos simuladores quânticos, os cientistas organizam os átomos o mais próximos possível para explorar estados exóticos da matéria e construir novos materiais quânticos. Avanço no arranjo atômico Eles normalmente fazem isso resfriando os átomos até ficarem imóveis e, em seguida, usando luz laser para posicionar as partículas a uma distância de até 500 nanômetros – um limite que é definido pelo comprimento de onda da luz. Agora, MIT MIT é um acrônimo para Instituto de Tecnologia de Massachusetts. É uma prestigiosa universidade privada de pesquisa em Cambridge, Massachusetts, fundada em 1861. Está organizada em cinco escolas: arquitetura e planejamento; Engenharia; humanidades, artes e ciências sociais; gerenciamento; e ciência. O impacto do MIT inclui muitas descobertas científicas e avanços tecnológicos. Seu objetivo declarado é criar um mundo melhor por meio da educação, pesquisa e inovação. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">MIT os físicos desenvolveram uma técnica que lhes permite organizar os átomos muito mais próximos, até apenas 50 nanômetros. Para contextualizar, um glóbulo vermelho tem cerca de 1.000 nanômetros de largura. Os físicos demonstraram a nova abordagem em experimentos com disprósio, que é o material mais magnético átomo Um átomo é o menor componente de um elemento. É composto de prótons e nêutrons dentro do núcleo e elétrons circulando o núcleo. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">atom na natureza. Eles usaram a nova abordagem para manipular duas camadas de átomos de disprósio e posicionaram as camadas com precisão de 50 nanômetros uma da outra. Nesta proximidade extrema, as interações magnéticas eram 1.000 vezes mais fortes do que se as camadas estivessem separadas por 500 nanômetros. Lasers de cores diferentes são usados ​​para resfriar e capturar átomos de disprósio. Crédito: Cortesia dos pesquisadores Efeitos magnéticos aprimorados Além do mais, os cientistas conseguiram medir dois novos efeitos causados ​​pela proximidade dos átomos. Suas forças magnéticas aprimoradas causaram “termalização”, ou transferência de calor de uma camada para outra, bem como oscilações sincronizadas entre camadas. Esses efeitos desapareceram à medida que as camadas foram mais espaçadas. “Passamos do posicionamento dos átomos de 500 nanômetros para 50 nanômetros de distância, e há muito que você pode fazer com isso”, diz Wolfgang Ketterle, professor de física John D. MacArthur no MIT. “A 50 nanômetros, o comportamento dos átomos é tão diferente que estamos realmente entrando em um novo regime aqui.” Ketterle e seus colegas dizem que a nova abordagem pode ser aplicada a muitos outros átomos para estudar fenômenos quânticos. Por sua vez, o grupo planeja usar a técnica para manipular átomos em configurações que poderiam gerar a primeira porta quântica puramente magnética – um alicerce fundamental para um novo tipo de computador quântico. A equipe publicou seus resultados em 2 de maio na revista Ciência. Os coautores do estudo incluem o autor principal e estudante de pós-graduação em física Li Du, juntamente com Pierre

Barral, Michael Cantara, Julius de Hond e Yu-Kun Lu - todos membros do MIT-Harvard Center for Ultracold Atoms, do Departamento de Física, e o Laboratório de Pesquisa em Eletrônica do MIT. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica Os alunos de pós-graduação Li Du, à esquerda, e Yu-Kun Lu ajustam a eletrônica de controle dos sistemas de laser. Crédito: Cortesia dos pesquisadores Manipulando Átomos com Lasers Para manipular e organizar átomos, os físicos normalmente primeiro resfriam uma nuvem de átomos a temperaturas próximas zero absoluto O zero absoluto é a temperatura teórica mais baixa na escala de temperatura termodinâmica. A esta temperatura, todos os átomos de um objeto estão em repouso e o objeto não emite nem absorve energia. O valor acordado internacionalmente para esta temperatura é −273,15 °C (−459,67 °F; 0,00 K). " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">zero absolutoentão use um sistema de feixes de laser para encurralar os átomos em uma armadilha óptica. A luz laser é uma onda eletromagnética com comprimento de onda específico (a distância entre os máximos do campo elétrico) e frequência. O comprimento de onda limita o menor padrão no qual a luz pode ser moldada a normalmente 500 nanômetros, o chamado limite de resolução óptica. Como os átomos são atraídos pela luz laser de certas frequências, os átomos serão posicionados nos pontos de pico de intensidade do laser. Por esta razão, as técnicas existentes têm sido limitadas na proximidade com que podem posicionar as partículas atómicas e não podem ser utilizadas para explorar fenómenos que ocorrem a distâncias muito mais curtas. “As técnicas convencionais param em 500 nanômetros, limitadas não pelos átomos, mas pelo comprimento de onda da luz”, explica Ketterle. “Encontramos agora um novo truque com a luz onde podemos ultrapassar esse limite.” A nova abordagem da equipa, tal como as técnicas atuais, começa por arrefecer uma nuvem de átomos - neste caso, a cerca de 1 microkelvin, apenas um fio de cabelo acima do zero absoluto - ponto em que os átomos ficam quase parados. Os físicos podem então usar lasers para mover as partículas congeladas nas configurações desejadas. Então, Du e seus colaboradores trabalharam com dois feixes de laser, cada um com uma frequência, ou cor, diferente e polarização circular, ou direção do campo elétrico do laser. Quando os dois feixes viajam através de uma nuvem super-resfriada de átomos, os átomos podem orientar seu spin em direções opostas, seguindo qualquer uma das polarizações dos dois lasers. O resultado é que os feixes produzem dois grupos dos mesmos átomos, só que com spins opostos. Cada feixe de laser formou uma onda estacionária, um padrão periódico de intensidade de campo elétrico com período espacial de 500 nanômetros. Devido às suas diferentes polarizações, cada onda estacionária atraiu e encurralou um dos dois grupos de átomos, dependendo do seu spin. Os lasers poderiam ser sobrepostos e ajustados de forma que a distância entre seus respectivos picos fosse tão pequena quanto 50 nanômetros, o que significa que os átomos gravitando em direção aos picos de cada laser seriam separados pelos mesmos 50 nanômetros. Mas para que isso acontecesse, os lasers teriam que ser extremamente estáveis ​​e imunes a todos os ruídos externos, como tremores ou mesmo respiração durante o experimento. A equipe percebeu que poderia estabilizar ambos os lasers direcionando-os através de uma fibra óptica, que servia para travar os feixes de luz um em relação ao outro. “A ideia de enviar ambos os feixes através da fibra óptica significava que toda a máquina poderia tremer violentamente, mas os dois feixes de laser permaneceram absolutamente estáveis ​​um em relação ao outro”, diz Du. Forças Magnéticas e Fenômenos Quânticos Como primeiro teste da sua nova técnica, a equipa utilizou átomos de disprósio – um metal de terras raras que é um dos elementos magnéticos mais fortes da tabela periódica, particularmente a temperaturas ultrabaixas.

No entanto, na escala dos átomos, as interações magnéticas do elemento são relativamente fracas em distâncias de até 500 nanômetros. Tal como acontece com os ímãs de geladeira comuns, a atração magnética entre os átomos aumenta com a proximidade, e os cientistas suspeitaram que se sua nova técnica pudesse espaçar os átomos de disprósio a uma distância de até 50 nanômetros, eles poderiam observar o surgimento de interações fracas entre os átomos magnéticos. “Poderíamos de repente ter interações magnéticas, que costumavam ser quase insignificantes, mas agora são muito fortes”, diz Ketterle. A equipe aplicou sua técnica ao disprósio, primeiro super-resfriando os átomos e depois passando dois lasers para dividir os átomos em dois grupos de spin, ou camadas. Eles então direcionaram os lasers através de uma fibra óptica para estabilizá-los e descobriram que, de fato, as duas camadas de átomos de disprósio gravitavam em torno de seus respectivos picos de laser, o que na verdade separava as camadas de átomos em 50 nanômetros – a distância mais próxima que qualquer átomo ultrafrio experimento foi capaz de alcançar. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica Nesta proximidade extremamente próxima, as interações magnéticas naturais dos átomos foram significativamente melhoradas e eram 1.000 vezes mais fortes do que se estivessem posicionados a 500 nanômetros de distância. A equipe observou que essas interações resultaram em dois novos fenômenos quânticos: oscilação coletiva, na qual as vibrações de uma camada faziam a outra camada vibrar em sincronia; e termalização, em que uma camada transferia calor para a outra, puramente através de flutuações magnéticas nos átomos. “Até agora, o calor entre os átomos só podia ser trocado quando eles estavam no mesmo espaço físico e podiam colidir”, observa Du. “Agora vimos camadas atômicas, separadas pelo vácuo, e elas trocam calor por meio de campos magnéticos flutuantes.” Implicações para a tecnologia quântica Os resultados da equipe apresentam uma nova técnica que pode ser usada para posicionar muitos tipos de átomos próximos. Eles também mostram que os átomos, colocados suficientemente próximos uns dos outros, podem exibir fenômenos quânticos interessantes, que poderiam ser aproveitados para construir novos materiais quânticos e, potencialmente, sistemas atômicos acionados magneticamente para computadores quânticos. “Estamos realmente trazendo métodos de super-resolução para o campo, e isso se tornará uma ferramenta geral para fazer simulações quânticas”, diz Ketterle. “Existem muitas variantes possíveis, nas quais estamos trabalhando.” Referência: “Física atômica em escala de 50 nm: Realização de um sistema de duas camadas de átomos dipolares” por Li Du, Pierre Barral, Michael Cantara, Julius de Hond, Yu-Kun Lu e Wolfgang Ketterle, 2 de maio de 2024, Ciência. DOI: 10.1126/science.adh3023 Esta pesquisa foi financiada, em parte, pela National Science Foundation e pelo Departamento de Defesa. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica

Os físicos do MIT desenvolveram uma técnica para organizar átomos (representados como esferas com setas) muito mais próximos do que era possível anteriormente, até 50 nanômetros. O grupo planeja usar o método para manipular átomos em configurações que poderiam gerar a primeira porta quântica puramente magnética – um alicerce fundamental para um novo tipo de computador quântico. Nesta imagem, a interação magnética é representada pelas linhas coloridas. Crédito: Cortesia dos pesquisadores; Notícias do MIT A técnica abre possibilidades para explorar estados exóticos da matéria e construir novos materiais quânticos. A proximidade é fundamental para muitos fenômenos quânticos, pois as interações entre os átomos são mais fortes quando as partículas estão próximas. Em muitos simuladores quânticos, os cientistas organizam os átomos o mais próximos possível para explorar estados exóticos da matéria e construir novos materiais quânticos. Avanço no arranjo atômico Eles normalmente fazem isso resfriando os átomos até ficarem imóveis e, em seguida, usando luz laser para posicionar as partículas a uma distância de até 500 nanômetros – um limite que é definido pelo comprimento de onda da luz. Agora, MIT MIT é um acrônimo para Instituto de Tecnologia de Massachusetts. É uma prestigiosa universidade privada de pesquisa em Cambridge, Massachusetts, fundada em 1861. Está organizada em cinco escolas: arquitetura e planejamento; Engenharia; humanidades, artes e ciências sociais; gerenciamento; e ciência. O impacto do MIT inclui muitas descobertas científicas e avanços tecnológicos. Seu objetivo declarado é criar um mundo melhor por meio da educação, pesquisa e inovação. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">MIT os físicos desenvolveram uma técnica que lhes permite organizar os átomos muito mais próximos, até apenas 50 nanômetros. Para contextualizar, um glóbulo vermelho tem cerca de 1.000 nanômetros de largura. Os físicos demonstraram a nova abordagem em experimentos com disprósio, que é o material mais magnético átomo Um átomo é o menor componente de um elemento. É composto de prótons e nêutrons dentro do núcleo e elétrons circulando o núcleo. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">atom na natureza. Eles usaram a nova abordagem para manipular duas camadas de átomos de disprósio e posicionaram as camadas com precisão de 50 nanômetros uma da outra. Nesta proximidade extrema, as interações magnéticas eram 1.000 vezes mais fortes do que se as camadas estivessem separadas por 500 nanômetros. Lasers de cores diferentes são usados ​​para resfriar e capturar átomos de disprósio. Crédito: Cortesia dos pesquisadores Efeitos magnéticos aprimorados Além do mais, os cientistas conseguiram medir dois novos efeitos causados ​​pela proximidade dos átomos. Suas forças magnéticas aprimoradas causaram “termalização”, ou transferência de calor de uma camada para outra, bem como oscilações sincronizadas entre camadas. Esses efeitos desapareceram à medida que as camadas foram mais espaçadas. “Passamos do posicionamento dos átomos de 500 nanômetros para 50 nanômetros de distância, e há muito que você pode fazer com isso”, diz Wolfgang Ketterle, professor de física John D. MacArthur no MIT. “A 50 nanômetros, o comportamento dos átomos é tão diferente que estamos realmente entrando em um novo regime aqui.” Ketterle e seus colegas dizem que a nova abordagem pode ser aplicada a muitos outros átomos para estudar fenômenos quânticos. Por sua vez, o grupo planeja usar a técnica para manipular átomos em configurações que poderiam gerar a primeira porta quântica puramente magnética – um alicerce fundamental para um novo tipo de computador quântico. A equipe publicou seus resultados em 2 de maio na revista Ciência. Os coautores do estudo incluem o autor principal e estudante de pós-graduação em física Li Du, juntamente com Pierre

Barral, Michael Cantara, Julius de Hond e Yu-Kun Lu - todos membros do MIT-Harvard Center for Ultracold Atoms, do Departamento de Física, e o Laboratório de Pesquisa em Eletrônica do MIT. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica Os alunos de pós-graduação Li Du, à esquerda, e Yu-Kun Lu ajustam a eletrônica de controle dos sistemas de laser. Crédito: Cortesia dos pesquisadores Manipulando Átomos com Lasers Para manipular e organizar átomos, os físicos normalmente primeiro resfriam uma nuvem de átomos a temperaturas próximas zero absoluto O zero absoluto é a temperatura teórica mais baixa na escala de temperatura termodinâmica. A esta temperatura, todos os átomos de um objeto estão em repouso e o objeto não emite nem absorve energia. O valor acordado internacionalmente para esta temperatura é −273,15 °C (−459,67 °F; 0,00 K). " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">zero absolutoentão use um sistema de feixes de laser para encurralar os átomos em uma armadilha óptica. A luz laser é uma onda eletromagnética com comprimento de onda específico (a distância entre os máximos do campo elétrico) e frequência. O comprimento de onda limita o menor padrão no qual a luz pode ser moldada a normalmente 500 nanômetros, o chamado limite de resolução óptica. Como os átomos são atraídos pela luz laser de certas frequências, os átomos serão posicionados nos pontos de pico de intensidade do laser. Por esta razão, as técnicas existentes têm sido limitadas na proximidade com que podem posicionar as partículas atómicas e não podem ser utilizadas para explorar fenómenos que ocorrem a distâncias muito mais curtas. “As técnicas convencionais param em 500 nanômetros, limitadas não pelos átomos, mas pelo comprimento de onda da luz”, explica Ketterle. “Encontramos agora um novo truque com a luz onde podemos ultrapassar esse limite.” A nova abordagem da equipa, tal como as técnicas atuais, começa por arrefecer uma nuvem de átomos - neste caso, a cerca de 1 microkelvin, apenas um fio de cabelo acima do zero absoluto - ponto em que os átomos ficam quase parados. Os físicos podem então usar lasers para mover as partículas congeladas nas configurações desejadas. Então, Du e seus colaboradores trabalharam com dois feixes de laser, cada um com uma frequência, ou cor, diferente e polarização circular, ou direção do campo elétrico do laser. Quando os dois feixes viajam através de uma nuvem super-resfriada de átomos, os átomos podem orientar seu spin em direções opostas, seguindo qualquer uma das polarizações dos dois lasers. O resultado é que os feixes produzem dois grupos dos mesmos átomos, só que com spins opostos. Cada feixe de laser formou uma onda estacionária, um padrão periódico de intensidade de campo elétrico com período espacial de 500 nanômetros. Devido às suas diferentes polarizações, cada onda estacionária atraiu e encurralou um dos dois grupos de átomos, dependendo do seu spin. Os lasers poderiam ser sobrepostos e ajustados de forma que a distância entre seus respectivos picos fosse tão pequena quanto 50 nanômetros, o que significa que os átomos gravitando em direção aos picos de cada laser seriam separados pelos mesmos 50 nanômetros. Mas para que isso acontecesse, os lasers teriam que ser extremamente estáveis ​​e imunes a todos os ruídos externos, como tremores ou mesmo respiração durante o experimento. A equipe percebeu que poderia estabilizar ambos os lasers direcionando-os através de uma fibra óptica, que servia para travar os feixes de luz um em relação ao outro. “A ideia de enviar ambos os feixes através da fibra óptica significava que toda a máquina poderia tremer violentamente, mas os dois feixes de laser permaneceram absolutamente estáveis ​​um em relação ao outro”, diz Du. Forças Magnéticas e Fenômenos Quânticos Como primeiro teste da sua nova técnica, a equipa utilizou átomos de disprósio – um metal de terras raras que é um dos elementos magnéticos mais fortes da tabela periódica, particularmente a temperaturas ultrabaixas.

No entanto, na escala dos átomos, as interações magnéticas do elemento são relativamente fracas em distâncias de até 500 nanômetros. Tal como acontece com os ímãs de geladeira comuns, a atração magnética entre os átomos aumenta com a proximidade, e os cientistas suspeitaram que se sua nova técnica pudesse espaçar os átomos de disprósio a uma distância de até 50 nanômetros, eles poderiam observar o surgimento de interações fracas entre os átomos magnéticos. “Poderíamos de repente ter interações magnéticas, que costumavam ser quase insignificantes, mas agora são muito fortes”, diz Ketterle. A equipe aplicou sua técnica ao disprósio, primeiro super-resfriando os átomos e depois passando dois lasers para dividir os átomos em dois grupos de spin, ou camadas. Eles então direcionaram os lasers através de uma fibra óptica para estabilizá-los e descobriram que, de fato, as duas camadas de átomos de disprósio gravitavam em torno de seus respectivos picos de laser, o que na verdade separava as camadas de átomos em 50 nanômetros – a distância mais próxima que qualquer átomo ultrafrio experimento foi capaz de alcançar. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica Nesta proximidade extremamente próxima, as interações magnéticas naturais dos átomos foram significativamente melhoradas e eram 1.000 vezes mais fortes do que se estivessem posicionados a 500 nanômetros de distância. A equipe observou que essas interações resultaram em dois novos fenômenos quânticos: oscilação coletiva, na qual as vibrações de uma camada faziam a outra camada vibrar em sincronia; e termalização, em que uma camada transferia calor para a outra, puramente através de flutuações magnéticas nos átomos. “Até agora, o calor entre os átomos só podia ser trocado quando eles estavam no mesmo espaço físico e podiam colidir”, observa Du. “Agora vimos camadas atômicas, separadas pelo vácuo, e elas trocam calor por meio de campos magnéticos flutuantes.” Implicações para a tecnologia quântica Os resultados da equipe apresentam uma nova técnica que pode ser usada para posicionar muitos tipos de átomos próximos. Eles também mostram que os átomos, colocados suficientemente próximos uns dos outros, podem exibir fenômenos quânticos interessantes, que poderiam ser aproveitados para construir novos materiais quânticos e, potencialmente, sistemas atômicos acionados magneticamente para computadores quânticos. “Estamos realmente trazendo métodos de super-resolução para o campo, e isso se tornará uma ferramenta geral para fazer simulações quânticas”, diz Ketterle. “Existem muitas variantes possíveis, nas quais estamos trabalhando.” Referência: “Física atômica em escala de 50 nm: Realização de um sistema de duas camadas de átomos dipolares” por Li Du, Pierre Barral, Michael Cantara, Julius de Hond, Yu-Kun Lu e Wolfgang Ketterle, 2 de maio de 2024, Ciência. DOI: 10.1126/science.adh3023 Esta pesquisa foi financiada, em parte, pela National Science Foundation e pelo Departamento de Defesa. Avanço quântico à medida que o MIT alcança proximidade atômica