doi.org/10.1021/acsnano.4c01954
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#Computação
Pesquisadores desenvolveram um algoritmo genético para projetar nanoestruturas de cristais fonônicos, avançando significativamente a computação e as comunicações quânticas
O novo método, validado por meio de experimentos, permite o controle preciso da propagação de ondas acústicas, prometendo melhorias em dispositivos como smartphones e computadores quânticos.
Revolução da Computação Quântica O advento dos computadores quânticos promete revolucionar a computação, resolvendo problemas complexos exponencialmente mais rapidamente do que os computadores clássicos.
No entanto, os computadores quânticos de hoje enfrentam desafios como manter a estabilidade e transportar informações quânticas.
Os fônons, que são vibrações quantizadas em redes periódicas, oferecem novas maneiras de melhorar esses sistemas, melhorando as interações de qubits e fornecendo uma conversão de informações mais confiável.
Os fônons também facilitam uma melhor comunicação dentro dos computadores quânticos, permitindo a interconexão deles em uma rede.
Os materiais nanofonônicos, que são nanoestruturas artificiais com propriedades fonônicas específicas, serão essenciais para redes quânticas e dispositivos de comunicação da próxima geração.
No entanto, projetar cristais fonônicos com características de vibração desejadas nas escalas nano e micro permanece um desafio.
Materiais Fonônicos Avançados
Em um estudo publicado em 3 de julho na revista ACS Nano, pesquisadores do Instituto de Ciência Industrial da Universidade de Tóquio provaram experimentalmente um novo algoritmo genético para o design inverso automático – que gera uma estrutura baseada nas propriedades desejadas – de nanoestruturas de cristal fonônico que permite o controle de ondas acústicas no material.
Avanços recentes em inteligência artificial e design inverso oferecem a possibilidade de procurar estruturas irregulares que apresentem propriedades únicas,- explica a principal autora do estudo, Michele Diego.
Algoritmos genéticos usam simulações para avaliar iterativamente as soluções propostas, com a melhor transmissão de suas características, ou “genes”, para a próxima geração.
Dispositivos de amostra projetados e fabricados com este novo método foram testados com experimentos de dispersão de luz para estabelecer a eficácia desta abordagem.
Projetando dispositivos futuros A equipe conseguiu medir as vibrações em um “metacristal? fonônico bidimensional, que tinha um arranjo periódico de unidades projetadas menores.
Eles mostraram que o dispositivo permitia vibrações ao longo de um eixo, mas não ao longo de uma direção perpendicular, podendo assim ser usado para focagem acústica ou guias de ondas.
Ao expandir a busca por estruturas otimizadas com formas complexas além da intuição humana normal, torna-se possível projetar dispositivos com controle preciso das propriedades de propagação de ondas acústicas de forma rápida e automática,- diz o autor sênior, Masahiro Nomura.
Espera-se que esta abordagem seja aplicada a dispositivos de ondas acústicas de superfície usados em computadores quânticos, smartphones e outros dispositivos.
Publicado em 07/07/2024 17h09
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