Ciências quânticas: um avanço de conhecimento e tecnologia que abrange todas as áreas

Entrevistado: Prof. Dr. Vanderlei Salvador Bagnato - Coordenador CEPOF – INCT – IFSC - USP

O ano de 2025 será o ano de comemoração internacional do início da chamada Mecânica Quântica. Poucas pessoas entendem o que é e qual sua relevância. O Centro de pesquisa em Óptica e Fotônica ( CEPOF) – IFSC - USP, vem trabalhando há muitas décadas neste tema e desenvolvendo desde estudos para avançar a compreensão do tema quanto encontrar as melhores aplicações para este conhecimento. Em entrevista com o Prof. Dr. Vanderlei Salvador Bagnato, coordenador do CEPOF – INCT – IFSC – USP, ele procurou explicar esta importante área do conhecimento, e como que ela vem se tornando ferramenta essencial para desenvolvimento de muitas tecnologias. De um modo geral, ao olharmos o mundo ao nosso redor, não somos capazes de observar fenômenos que ocorrem ao nível dos átomos e moléculas que compõe tudo ao nosso redor. É neste nível de profundidade da que os fenômenos quânticos ocorrem e dão a natureza todos os aspectos que observamos. Desde as cores da natureza, quanto as propriedades dos materiais ao nosso redor, tudo é consequência da natureza quântica da matéria. A forma que átomos e moléculas se ligam formando tudo é totalmente quântico.

“Não teríamos o entendimento que temos da matéria hoje, se não fosse o desenvolvimento das ciências quânticas. Ela explica de forma clara e inequívoca como as propriedades do micromundo (aquele dos átomos e moléculas) levam ao macro mundo que observamos”, explica  Bagnato. 

Segundo Bagnato, a contribuição que os cientistas deram a cem anos para se estabelecer a forma de lidarmos com o problema mudou o papel da ciência na sociedade. Daí nasceu tudo: a eletrônica moderna, os computadores, o desenho de novas drogas medicinais, dentre muitas outras. Mas afinal como é este mundo quântico? “A nível quântico, as partículas que constituem tudo, tem um comportamento diferente, regidos pelas probabilidades. Elétrons não giram ao redor dos núcleos atômicos, eles se distribuem probabilisticamente ao redor em formas e extensões que permitem ter toda química que temos hoje. Sem estes fatos não estaríamos entendendo nem como a vida existe “, diz Bagnato. Apesar de não ser fácil de compreender tudo isto, sabemos desta importância, e também de como cada vez mais com o domínio deste conhecimento, podemos avançar a tecnologia. “As propriedades quânticas neste nível são muito sensíveis e dependem de diversos fatores externos. Olhando as alterações nestas propriedades a nível atômico, podemos construir sensores e detectores de precisão enorme. Veja por exemplo o relógio atômico de nosso Instituto de Física, que é totalmente quântico e tem a precisão de medir 1 segundo em muitos bilhões de anos. É esta precisão que permite termos o sistema de GPS que todos usam. É incrível que por trás do seu GPS temos toda uma tecnologia quântica, e você nem sabia”, afirma Bagnato. Dentro dos laboratórios do CEPOF, os diversos experimentos de átomos frios permitem um grande avanço de temas como os estudos dos condensados de Bose-Einstein, dentre outros. Tais experimentos são únicos no Brasil, e tem permitido aos pesquisadores do CEPOF fazerem contribuições interessantes para o avanço do conhecimento da matéria quântica. Além dos estudos com átomos, o CEPOF aplica tais conhecimentos para desenvolver manipulações a nível molecular da matéria viva. São estas contribuições que fazem surgir as novas técnicas para o controle microbiológico de infecções, e também técnicas para o tratamento do câncer. “A nível molecular, fazendo a luz interagir com os chamados estados quânticos corretos das biomoléculas, somos capazes de promover reações ao nível molecular, que permitem desenvolver técnicas que avancem as formas de combater doenças que desafiam as ciências atuais “, diz Bagnato.

O CEPOF agora está se transformando em um Centro de excelência da USP, onde deverão ser estudado de forma ainda mais intensa, os conceitos quânticos e suas aplicações para o avanço de tecnologias, e também para incorporar tais conceitos quânticos cada vez mais nas técnicas que permitem tratar doenças. Segundo os pesquisadores do CEPOF, a revolução quântica já começou.

Fontes: Prof. Dr. Vanderlei Salvador Bagnato – Coordenador do CEPOF – INCT – IFSC – USP e Membro do Grupo de Óptica – IFSC – USP; Me Kleber Jorge Savio Chicrala – Jornalismo Científico e Difusão Científica – CEPOF – INCT – Grupo de Óptica – IFSC - USP