Nossa rede

Ciência

Tecnologia permite usar luz para transmitir informação em sistema quântico

Publicado

dia

Pesquisas sobre fotônica integrada, nanotecnologia e emaranhamento quântico podem ajudar no desenvolvimento de computadores quânticos

“Características quânticas inspiram novos conceitos em ciência da informação”, disse o pesquisador (bluebay2014/Getty Images)

Fenômenos físicos e a manipulação da luz para a transmissão de informação foram assuntos de uma sessão de apresentações na FAPESP Week France que reuniu pesquisadores do Estado de São Paulo e da Universidade de Lyon.

Os pesquisadores abordaram fotônica integrada, nanotecnologia e emaranhamento quântico, entre outros campos que têm permitido ampliar as possibilidades de pesquisa em sistemas ópticos de comunicação e que poderão apoiar o desenvolvimento de computadores quânticos.

“Características quânticas inspiram novos conceitos em ciência da informação, em um cenário no qual a eficiência na computação, no armazenamento e no transporte de informação pode ser ampliada”, disse Paulo Nussenzveig, professor titular no Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IF-USP).

Nussenzveig falou sobre informação quântica com modos múltiplos de luz e destacou que a luz quântica é adequada não apenas para a comunicação, mas também para a computação.

O pesquisador falou ainda sobre um conceito muito importante em estudos para o desenvolvimento de dispositivos quânticos de transmissão de informação, o emaranhamento.

O emaranhamento (ou entrelaçamento) quântico é um fenômeno da mecânica quântica segundo o qual dois ou mais objetos (que podem ser ondas ou partículas) estão tão ligados que um deles não pode ser corretamente descrito sem que o outro seja mencionado, ainda que estejam separados por milhões de quilômetros. Isso leva a correlações muito fortes entre as propriedades físicas observáveis das diversas partículas subatômicas.

Nussenzveig lembrou o que Albert Einstein (1879-1955), Boris Podolsky (1896-1966) e Nathan Rosen (1909-1995) escreveram quando introduziram o conceito de emaranhamento quântico: “Medidas em uma partícula fornecem informação sobre o estado de outra partícula. Uma vez que, no momento da medida, os sistemas não estão interagindo, nenhuma mudança pode ocorrer no segundo sistema como consequência de algo que ocorra no primeiro sistema”.

Em um experimento realizado pelo grupo de Marcelo Martinelli e Nussenzveig no IF-USP, os pesquisadores conseguiram obter um emaranhamento de seis ondas de luz geradas por uma fonte de laser desenvolvida pelos cientistas e denominado Oscilador Paramétrico Óptico (OPO).

Resultados da pesquisa – conduzida com apoio da FAPESP no âmbito do Projeto Temático “Explorando informação quântica com átomos, cristais e chips” – foram publicados na revista Physical Review Letters m 2018.

Antes, em 2009, o grupo do IF-USP havia conseguido o emaranhamento de três ondas luminosas em um estudo divulgado na revista Science.

Fotônica quântica integrada

Felippe Alexandre Silva Barbosa, do Instituto de Física Gleb Wataghin da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), falou sobre fotônica quântica integrada na mesma sessão do simpósio FAPESP Week France.

“Na fotônica integrada, o objetivo principal é desenvolver tecnologias que permitam codificar, transmitir e processar informação com o uso de luz”, disse Barbosa, que também pesquisa o Oscilador Paramétrico Óptico em parceria com Nussenzveig e Martinelli – os três são autores do artigo publicado em 2018 na Physical Review Letters.

“A área de fotônica integrada está na linha de frente da pesquisa científica e tecnológica há mais de uma década. Mais recentemente, desenvolvimentos em plataformas de fotônica integrada têm levado a progressos em outros campos, tais como óptica não linear, microfluídica, aprendizado de máquina e informação quântica”, disse.

Segundo Barbosa, muitos avanços nas áreas de informação quântica e fotônica integrada ajudaram a “empurrar os limites tanto na pesquisa em ciência fundamental quanto na tecnologia de ponta”.

“Nos últimos anos, tem havido uma interseção crescente entre essas duas áreas de pesquisa, resultando no campo emergente da fotônica quântica integrada”, disse. Com apoio da FAPESP, Barbosa coordena um projeto de pesquisa cujo objetivo principal é estudar esse novo campo.

“A pesquisa se concentra na preparação de estados comprimidos, emaranhados e de fótons individuais, usando filmes finos de nitreto de silício e niobato de lítio, duas plataformas fotônicas escaláveis e integradas”, disse.

Nanotecnologia em Lyon

O uso de nanotecnologias em áreas como engenharia de materiais, eletrônica, fotônica e biotecnologia foi abordado no simpósio por Christian Seassal, diretor assistente do Instituto de Nanotecnologia de Lyon.

“O Instituto de Nanotecnologia de Lyon é uma estrutura colaborativa com presença em vários campi da Universidade de Lyon. Somos cerca de 200 pessoas trabalhando em ciência dos materiais e novos conceitos em dispositivos e integração de sistemas”, disse Seassal à Agência FAPESP.

“Temos trabalhado desde 2007 com tecnologias dedicadas em termos de óxidos funcionais, materiais semicondutores, nanomateriais (incluindo nanofios, por exemplo) e em novos conceitos em processamento da informação, geração de energia, biotecnologia e saúde, entre outros”, disse.

Cristais fotônicos, integração de sistemas nanotecnológicos, dispositivos fotovoltaicos em silício, sensores biomédicos, roupas inteligentes e nanofluidos são outros temas de pesquisa no Instituto de Tecnologia de Lyon.

O simpósio FAPESP Week France acontece entre os dias 21 e 27 de novembro, graças a uma parceria entre a FAPESP e as universidades de Lyon e de Paris, ambas da França. Leia outras notícias sobre o evento em www.fapesp.br/week2019/france.

Comentário

Ciência

Cientistas brasileiras quebram um recorde da genética

Publicado

dia

Projeto da USP representa o maior, mais completo e mais rápido mapeamento genético já feito da cana-de-açúcar

O açúcar vindo da cana é um dos produtos mais exportados pelo Brasil (InfoMoney/Reprodução).

No último dia 29, foi publicado na revista científica GigaScience o mais novo avanço brasileiro na área da ciência. No artigo, um grupo internacional liderado por cientistas do Brasil anunciou ter completado o sequenciamento mais completo do genoma da cana-de-açúcar. A pesquisa resultou no mapeamento de 373.869 genes, o equivalente a 99,1% do total.

Financiado pela FAPESP em parceria com a Microsoft, que forneceu o sistema computacional necessário ao trabalho, o estudo marca a primeira vez em que a enorme maioria dos genes desse vegetal é investigada. A evolução pode ter aplicações em biotecnologia e melhoramento genético, afirmam os pesquisadores.

O trabalho foi ainda coordenado por mulheres brasileiras. Glaucia Mendes Souza, professora de química da USP, e Marie-Anne Van Sluys, especialista em genética da mesma universidade, foram as autoras principais do artigo.

Ao identificar praticamente a totalidade dos genes da cana-de-açúcar e relacioná-los às suas funções, o estudo permite que os cientistas manipulem o DNA para, por exemplo, fazer com que a planta produza mais açúcar ou fibra. Desse modo, a produtividade de cada planta pode crescer muito.

Apesar do grande sucesso resultante da pesquisa, o sequenciamento genético da cana-de-açúcar é um processo longo e complexo. Os diversos cruzamentos já realizados com a planta para chegar no espécime que consumimos atualmente tornou seu genoma extremamente complicado de analisar. Por isso, ainda não há previsão para o mapeamento dos 0,9% restantes do DNA vegetal.

O estudo também pode ter influência no setor nacional de produção de energia. A cana pode ser queimada como biomassa, processo que gera energia. Assim, se a pesquisa culminar em um crescimento significativo da produtividade da planta, uma porção ainda maior da eletricidade brasileira pode ser fruto dessa queima. Atualmente, cerca de 9% da energia consumida no Brasil advém da biomassa — número muito significativo, mas passível de grandes aumentos.

 

Ver mais

Ciência

Estudo contra infecção generalizada (sepse) avança no Brasil

Publicado

dia

País tem 600.000 pacientes atingidos todos os anos, sendo 30% em UTIs

País tem 600.000 pacientes atingidos todos os anos, sendo 30% em UTIs (iStock/Getty Images).

O Brasil gasta cerca de 17 bilhões de reais com o tratamento de pessoas com infecções hospitalares generalizadas, conhecidas como “sepse”.

São 600.000 pacientes atingidos todo ano, sendo 30% em UTIs.

Um estudo do médico Alexandre Nowill conseguiu aumento de 500% na sobrevida de camundongos – hoje, a taxa de mortalidade em humanos supera 50%.

Os próximos passos são testes em porcos e, então, em humanos.

Ver mais

Ciência

Desenvolvimento de bebês modificados geneticamente preocupa cientistas

Publicado

dia

O chinês He Jiankui revelou em 2018 que tinha modificado embriões para criar uma mutação que lhes daria imunidade natural contra o HIV

Bebê: em experimento, cientista modificou geneticamente embriões (twomeows/Getty Images)

As gêmeas, chinesas nascidas em 2018 de embriões modificados geneticamente provavelmente têm mutações imprevistas em seu genoma resultante de sua manipulação, afirmaram nesta terça-feira (3) cientistas após a publicação de uma versão não divulgada do estudo que detalha o experimento.

O anúncio do nascimento surpreendeu o mundo inteiro em novembro de 2018. O cientista He Jiankui revelou em Hong Kong que tinha modificado embriões no âmbito de uma fertilização in vitro para um casal, com a finalidade de criar uma mutação de seu genoma que lhes daria imunidade natural contra o HIV, o vírus causador da aids, durante sua vida. O procedimento não tinha nenhuma justificativa médica, visto que já existem técnicas para impedir sua contaminação pelo pai soropositivo.

Nasceram gêmeas e foram chamadas Lulu e Nana, e mais não se sabe. Seus pais quiseram manter sua vida em segredo.

A comunidade científica internacional e as autoridades criticaram duramente o experimento de He Jiankui e o caso avivou os chamados a proibir bebês modificados com as tesouras moleculares “Crispr”.

Um jornalista da revista MIT Technology Review recebeu o manuscrito do estudo que o cientista chinês tentou fazer publicar por revistas científicas prestigiosas e que detalha seu método e seus resultados.

Mas o texto do estudo confirma o que muitos especialistas suspeitavam: na verdade, demonstra que a mutação tentada, em parte do gene CCR5, não teve êxito, segundo geneticistas consultados.

O estudo diz que a mutação realizada é “similar” à que confere a imunidade, mas não idêntica.

Dados incluídos nos anexos apontam, ainda, que as gêmeas sofreram mutações em outros lugares de seu genoma e provavelmente distintas entre uma célula e outra, o que pode ter consequências imprevisíveis.

“Crispr” é uma técnica revolucionária de modificação do genoma inventada em 2012, muito mais simples de usar que tecnologias anteriores. Mas as tesouras cortam frequentemente do lado do lugar desejado e os geneticistas repetem que a tecnologia ainda está longe de ser perfeita para ser usada com fins terapêuticos.

“Há muitos problemas no caso das gêmeas Crispr. Todos os princípios étnicos estabelecidos foram afetados, mas também há um grande problema científico: não controlou o que fazia a Crispr e isto teve muitas consequências imprevistas”, disse o professor de genética Kiran Musunuru, da Universidade da Pensilvânia, em entrevista recente à AFP.

 

Ver mais

Disponível nosso App

Publicidade

Escolha o assunto

Publicidade