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Blog marcado com 'quântico'

O que é nanotecnologia?


A nanotecnologia é ciência, engenharia e tecnologia projetada em nanoescala, que é de cerca de 1 a 100 nanômetros.

A nanociência e a nanotecnologia são os estudos e as aplicações de coisas extremamente pequenas e podem ser usadas em todos os outros campos da ciência, como química, biologia, física, ciência dos materiais e engenharia.

Filme feito de átomos, "A Boy And His Atom" da IBM

Como começou?

As idéias e conceitos por trás da nanociência e nanotecnologia começaram com uma palestra intitulada “Há muito espaço no fundo” do físico Richard Feynman em uma reunião da American Physical Society no California Institute of Technology (CalTech) em 29 de dezembro de 1959, muito antes do termo nanotecnologia ser usado. Em sua palestra, Feynman descreveu um processo no qual os cientistas seriam capazes de manipular e controlar átomos e moléculas individuais. Mais de uma década depois, em suas explorações de usinagem de ultra precisão, o professor Nório Taniguchi cunhou o termo nanotecnologia. Não foi até 1981, com o desenvolvimento do microscópio de tunelamento de varredura que poderia “ver” átomos individuais, que a nanotecnologia moderna surgiu.

Physicist Richard Feynman
Richard Feynman

Concepções fundamentais em nanociência e nanotecnologia

É difícil imaginar o quão pequena é a nanotecnologia. Um nanômetro é um bilionésimo de um metro, ou 10-9 de um metro. Aqui estão alguns exemplos ilustrativos:

Existem 25.400.000 nanômetros em uma polegada

Uma folha de jornal tem cerca de 100.000 nanômetros de espessura

Em uma escala comparativa, se um mármore fosse um nanômetro, então um metro seria o tamanho da Terra.

A nanociência e a nanotecnologia envolvem a capacidade de ver e controlar átomos e moléculas individuais. Tudo na Terra é composto de átomos – a comida que comemos, as roupas que vestimos, os edifícios e casas em que vivemos e nossos próprios corpos.

Mas algo tão pequeno quanto um átomo é impossível de ver a olho nu. Na verdade, é impossível ver com os microscópios normalmente usados ​​em aulas de ciências do ensino médio. Os microscópios necessários para ver as coisas na nanoescala foram inventados há relativamente pouco tempo – cerca de 30 anos atrás.

Uma vez que os cientistas tiveram as ferramentas certas, como o microscópio de tunelamento (STM) e o microscópio de força atômica (AFM), nasceu a era da nanotecnologia.

Embora a nanociência e a nanotecnologia modernas sejam bastante novas, os materiais em nanoescala foram usados ​​durante séculos. Partículas de ouro e prata de tamanho alternativo criaram cores nos vitrais de igrejas medievais centenas de anos atrás. Os artistas daquela época simplesmente não sabiam que o processo que usavam para criar essas belas obras de arte na verdade levava a mudanças na composição dos materiais com os quais eles trabalhavam.

Os cientistas e engenheiros de hoje estão descobrindo uma grande variedade de maneiras de fazer materiais na nanoescala deliberadamente para aproveitar suas propriedades aprimoradas, como maior resistência, menor peso, maior controle do espectro de luz e maior reatividade química do que suas contrapartes de maior escala.

Benefícios e Aplicações

Depois de mais de 20 anos de pesquisa básica em nanociência e mais de quinze anos de pesquisa e desenvolvimento focados no NNI, as aplicações da nanotecnologia estão se concretizando de maneira esperada e inesperada na promessa da nanotecnologia de beneficiar a sociedade.

A nanotecnologia está ajudando a melhorar consideravelmente e até revolucionar muitos setores da tecnologia e da indústria: tecnologia da informação, segurança interna, medicina, transporte, energia, segurança alimentar e ciência ambiental, entre muitos outros.

 

20071212-nanotecnologia

Post traduzido de Nano




Computadores Quânticos

Já pensou em quanto os computadores evoluíram nos últimos 70 anos? Os computadores deixaram de pesar toneladas, ocupar salas inteiras e executar cerca de 5 mil cálculos por segundo para caberem na palma da nossa mão, pesando poucos gramas e executando bilhões de cálculos.

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fonte: Exército dos EUA

Com toda essa evolução, é natural que nos questionemos qual será o futuro da computação e é aí que entra a computação quântica.

Na computação tradicional, lidamos com a informação binaria, ou seja, 0 ou 1, sim ou não, ligado ou desligado. Ao pensarmos num dado de apenas dois dígitos, podemos concluir que ele pode assumir quatro valores diferentes: 00, 01, 10 e 11.

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créditos na imagem

Já no mundo quântico, existe uma sobreposição dos dois estados ao mesmo tempo. Sendo assim, ele pode assumir o estado de 0 ou 1 e 0 e 1 ao mesmo tempo, com a utilização de elementos da física como o fóton ou um elétron, que passam a representar o 0 ou 1 e que são chamados de qubits (bits quânticos).

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fonte: wikipedia

A sobreposição quântica faz com que, para cada qubit, existam dois estados. Por exemplo, se tivermos 1 qubit, teremos 2 estados 00, 01 ou 10, 11, por sua vez, se tivermos 2 qubits, teremos  então 4 estados 00, 01, 10, 11 e assim por diante. Isso permite que o computador faça cálculos cada vez mais rápido.

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O computador quântico não acelera tudo, não faria diferença em um jogo ou vídeo do Youtube, pelo menos com os algorítimos e programas atuais. A rapidez da computação quântica consiste na redução de cálculos até chegar a um determinado resultado, não significando que as tarefas serão realizadas de forma mais rápida. É preciso trabalhar com operações e algoritmos específicos.

Já existem alguns computadores quânticos em funcionamento, mas, por enquanto, necessitam de muita energia ou mesmo de refrigeração extrema (quase chegando ao zero absoluto) para se manterem em operação.

Nos resta esperar pelo futuro em que o computador quântico substitua os convencionais em nossas residências e trabalhos.