Mecânica Quântica

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Hoje em dia este efeito fotoelétrico também é utilizado no mecanismo de abertura automática das portas de shoppings, acendimento automático das luzes de um recinto, sensor de presença embutido nas portas dos elevadores, evitando que os mesmos se fechem caso haja alguém à frente dele, etc.

- COMPUTAÇÃO QUÂNTICA

A computação quântica (CQ) está sendo desenvolvida porque os computadores clássicos possuem limitações, principalmente na sua área de inteligência artificial (IA) em que não existem computadores com potência ou velocidade suficiente para suportar Ias avançadas. Os computadores quânticos também estão sendo desenvolvidos para resolver problemas de fatoração de números primos muito grandes, logaritmos discretos e simulação de problemas de física quântica.

Um computador quântico realiza cálculos utilizando a teoria da sobreposição, que é uma técnica usada em Mecânica Quântica. Os CQs são incrivelmente mais rápidos que os computadores atuais, chegando ter sua velocidade próxima a velocidade da luz, eles são compostos de nêutrons, elétrons, fótons e pósitrons, com isso pode-se afirmar que o processador de um CQ possui tamanho em escala atômica.

Segundo os estudos um computador quântico será capaz de decodificar criptografias, que os computadores clássicos demorariam anos para decodificar, em apenas alguns segundos. A única maneira de contornar essa decodificação seria criando uma criptografia quântica, porém a mesma é praticamente inquebrável.

Uma das propriedades que rege a computação quântica é o emaranhamento quântico, essa técnica consiste em elétrons e fótons ligados por um tipo especial de correlação, emaranhamento. O estado físico dessas partículas é indivisível, sendo que não é possível associar um único estado físico a cada uma das partículas, só ao todo, sendo esse estado identificável.

Para que um computador quântico funcione é necessário que todos os seus componentes sejam quânticos. O bit do computador convencional, que só pode assumir valores de 1 ou 0, foi transformado em qubit na computação quântica em que seus valores podem ser 1 e 0 simultaneamente, o qubit utiliza a prática quântica chamada de sobreposição, que consiste em uma partícula está em dois ou mais estados ao mesmo tempo.

Pelo fato de um CQ utilizar fótons, prótons e nêutrons para substituir os cristais de silício, os CQ adquirem um potencial computacional incalculável. Ao invés de tratar as informações de maneira isolada e sequencial, o qubit integra as informações de todos os dados criando novas dimensões para o processamento, em que o mesmo é tratado em mais de uma dimensão.

O computador quântico admite uma técnica chamada de paralelismo. O paralelismo quântico abre um mundo de possibilidades já que o mesmo torna possível que centenas de informações e dados sejam processadas ao mesmo tempo.

Apesar de tudo a computação quântica possui suas limitações, em que o procedimento da sobreposição é muito sensível a qualquer tipo de ruído, e isso pode levar a perda de todos os dados processados. Outro problema é o superaquecimento das máquinas quânticas.

A computação quântica ainda está longe de ser uma realidade presente no cotidiano das pessoas, pois os computadores quânticos que existem são muito rudimentares e longe da realidade que os cientistas pretendem encontrar. Porém existem vários pólos de pesquisas espalhados pelo mundo voltados para estudos nessa área.

- MECÂNICA QUÂNTICA E OS MATERIAIS

A geração dos raios- x é explicada pela mecânica quântica. Como¿ As órbitas dos elétrons comportam-se como uma onda, a partir daí cria-se o conceito de que a matéria apresenta dualidade onda/partícula; a natureza ondulatória do elétron e do nêutron pode ser provada após fazer a clássica experiência da difração.

Em 1932 foi criado o primeiro microscópio eletrônico, pelos estudantes de engenharia Knoll e Ruska. Esse microscópio era de transmissão, e nele o feixe de elétrons deve atravessar uma amostra finíssima, a interação do feixe dos átomos com a amostra gera uma imagem em uma placa pintada com tinta fluorescente. A intenção dessa imagem criada era determinar a estrutura cristalina de cada fase que constituía o material; as imagens geradas eram somente em duas dimensões, e mostravam apenas o interior da matéria, não sendo possível mostrar a superfície da mesma; Knoll encarou isso como sendo um problema.

Em 1935, foi gerada a primeira imagem por varredura de elétrons, aparelho que foi criado pelo próprio Knoll. Esse método consiste em varrer a seção da amostra que se quer observar através de uma sequencia de linhas. Ao contrario do microscópio de transmissão, no de varredura a imagem e processada e não gerada diretamente.

As vantagens dessas técnicas, a de transmissão e a de varredura, são que através delas a estrutura dos materiais pode ser caracterizada, e também porque apresenta a propriedade de uma grande distância focal, que permite por em foco as imagens de uma superfície extremamente irregular.

As propriedades da mecânica quântica podem auxiliar no estudo de materiais. Mas como¿ Na deformação de um material dúctil mais precisamente. Em alguns metais, os átomos são esferas rígidas, e ao colidir uma esfera com outra pode haver a deformação das mesmas. Mas para que essa colisão ocorra é preciso que uma esfera se desligue da qual tinha a sua ligação original. A Mecânica Quântica gera um cálculo da energia de ligação química, assim como a explicação de como se comportavam as ligações metálicas e covalentes, foi de grande importância para prever o comportamento mecânico de metais e cerâmicas.

Em 1934 o físico Orowan propôs que a estrutura cristalina era imperfeita, que ao longo dos planos atômicos poderia haver falhas, a essas falhas foram dados os nomes de discordâncias e deslocações; porém os outros estudiosos dessa área não deram muito valor a essa ideia. Mas através de diversos experimentos realizados observou-se que a teoria da discordância se aplicava perfeitamente a deformação dos materiais. Somente em 1956 um grupo de estudiosos observou o efeito da discordância por um microscópio eletrônico, esses defeitos dos cristais regem a deformação dos metais, e através do empilhamento dos defeitos surge uma região onde os átomos perdem as suas ligações, e isso resulta no surgimento e crescimento de trincas, e também causa o endurecimento dos metais. O conhecimento de como esses defeitos se comporta, durante a deformação,