NSF concede US$ 18 milhões à UC San Diego para impulsionar pesquisa em materiais quânticos
A National Science Foundation (NSF) anunciou recentemente a concessão de um financiamento de US$ 18 milhões, com duração de seis anos, à Universidade da Califórnia em San Diego (UC San Diego) (número do prêmio: NSF Award #2614051), para estabelecer um novo Centro de Pesquisa em Ciência e Engenharia de Materiais (MRSEC). O centro terá foco no desenvolvimento de materiais quânticos avançados e faz parte do programa nacional de materiais da NSF, no valor total de US$ 108 milhões. Esse programa também financia centros MRSEC em seis instituições, incluindo Princeton, Harvard, Columbia, MIT e a Universidade de Nebraska-Lincoln, promovendo conjuntamente pesquisas de ponta em metamateriais quânticos, matéria branda e microeletrônica.
De biomateriais para hardware de tecnologia quântica
Para a UC San Diego, este financiamento de 2026 a 2032 é uma renovação competitiva do apoio MRSEC concedido pela primeira vez em 2020. Esta renovação redireciona a missão principal do centro, deixando os biomateriais e a química de polímeros para se concentrar em hardware fundamental de tecnologia quântica. O centro é liderado conjuntamente pela Jacobs School of Engineering e pela Division of Physical Sciences, em colaboração com parceiros regionais como UC Irvine, UCLA e UC Santa Barbara. O centro organiza seus trabalhos experimentais e computacionais em torno de duas direções principais.
Direção 1: Metamateriais quânticos para processamento totalmente óptico
Esta direção é liderada pelo professor de engenharia elétrica e de computação Zhaowei Liu e pelo professor de física Richard Averitt. A equipe de pesquisa se concentra em estruturas de engenharia em escala nanométrica que transcendem as regras clássicas de projeto, utilizando efeitos da mecânica quântica para alcançar novas funcionalidades. Por meio de técnicas de automontagem química bottom-up, a equipe fabrica armadilhas ópticas em nanoescala e estruturas plasmônicas que convertem pulsos de luz infravermelha ultrarrápida em luz visível, com eficiência de conversão mais de 1.000 vezes superior à das estruturas metálicas tradicionais. Essas estruturas ultrapactas e de comutação rápida são destinadas a aplicações em processamento de sinais quânticos totalmente óptico, nanofotônica e infraestrutura de computação de IA de baixa latência.
Direção 2: Materiais de super-redes bidimensionais sob medida química
Esta direção é liderada pelo professor de química Joshua Figueroa e pela professora de física Monica Allen. A equipe de pesquisa se concentra no controle dos estados eletrônicos quânticos em materiais bidimensionais de espessura atômica. Ao sintetizar blocos de construção organometálicos para estruturar super-redes multicamadas, a equipe consegue confinar o movimento dos elétrons em caminhos quânticos ordenados específicos. Utilizando técnicas de imageamento por micro-ondas em baixas temperaturas, a equipe investiga fases eletrônicas em isolantes topológicos, supercondutores bidimensionais e semicondutores lamelares, visando desenvolver eletrônica quântica de baixo consumo e interconexões confiáveis de qubits.
Infraestrutura de modelagem de alto desempenho e formação de força de trabalho
Para superar os gargalos de síntese no vasto espaço de busca química, o centro integra capacidades de modelagem preditiva orientada por dados, implementadas por meio da instalação computacional de design de materiais mesoscópicos liderada pelo professor de nanoengenharia Tod Pascal. Em colaboração com o San Diego Supercomputer Center (SDSC), a instalação utiliza algoritmos de aprendizado de máquina baseados em simulações quânticas de primeiros princípios para selecionar arquiteturas candidatas de superredes e metamateriais, acelerando o ciclo de síntese experimental.
Além disso, o centro também gerencia a Instalação de Caracterização de Materiais (MCF) para testes comerciais e opera o programa "Experiência Imersiva em Pesquisa em Ciência e Engenharia de Materiais" (RIMSE) — um programa de desenvolvimento de força de trabalho financiado pela NSF, destinado a fornecer treinamento em instrumentação avançada de laboratório quântico e métodos computacionais para estudantes transferidos, pesquisadores de pós-graduação e parceiros industriais.
Este financiamento impulsionará fortemente o desenvolvimento da área de materiais quânticos, estabelecendo as bases para futuras tecnologias de computação quântica e eletrônica. Para detalhes técnicos e o anúncio original, consulte as informações oficiais divulgadas pela NSF e pela UC San Diego.