Dispositivo de interferência quântica supercondutor

Um dispositivo de interferência quântica supercondutor (SQUID) é um mecanismo usado para medir sinais extremamente fracos, tais como mudanças subtis no campo de energia electromagnética do corpo humano. Usando um dispositivo chamado junção Josephson, um SQUID pode detectar uma mudança de energia até 100 bilhões de vezes mais fraca que a energia eletromagnética que move uma agulha de bússola. Uma junção Josephson é composta por dois supercondutores, separados por uma camada isolante tão fina que os elétrons podem passar. Um SQUID consiste em pequenos laços de supercondutores que empregam junções Josephson para conseguir a superposição: cada elétron se move simultaneamente em ambas as direções. Como a corrente se move em duas direções opostas, os elétrons têm a capacidade de funcionar como qubits (que teoricamente poderiam ser usados para permitir a computação quântica). Os SQUIDs têm sido utilizados para diversos fins de teste que exigem extrema sensibilidade, incluindo equipamentos de engenharia, médicos e geológicos. Como eles medem mudanças em um campo magnético com tal sensibilidade, eles não precisam entrar em contato com um sistema que estão testando.

SQUIDs são geralmente feitos de uma liga de chumbo (com 10% de ouro ou índio) e/ou nióbio, muitas vezes consistindo da barreira do túnel colada entre um eletrodo base de nióbio e o eletrodo superior da liga de chumbo. Um SQUID de radiofreqüência (RF) é composto por uma junção Josephson, que é montado em um anel supercondutor. Uma corrente oscilante é aplicada a um circuito externo, cuja tensão muda como efeito da interação entre ele e o anel. O fluxo magnético é então medido. Uma corrente contínua (DC) SQUID, que é muito mais sensível, consiste em duas junções Josephson empregadas em paralelo para que os elétrons que atravessam as junções demonstrem interferência quântica, dependendo da força do campo magnético dentro de um laço. Os SQUIDs DC demonstram resistência em resposta mesmo a pequenas variações em um campo magnético, que é a capacidade que permite a detecção de tais mudanças minúsculas.

Um dos usos mais promissores do dispositivo é em magnetoencefalografia (MEG), o processo de medição de campos magnéticos para permitir a imagem do cérebro. Processos físicos, como a atividade muscular ou neural, em humanos (e outros animais) criam campos magnéticos tão pequenos quanto um milionésimo de um tesla (como comparação, um ímã de geladeira gera cerca de um décimo de um tesla). DC SQUIDs, contidos em um dispositivo semelhante a um capacete, medem as correntes criadas pela atividade neural. As possíveis aplicações da neurociência SQUID são miríades. Um estudo recente utilizou a magnetoencefalografia habilitada para SQUID para medir o nível surpreendentemente grande de atividade no cérebro do consumidor que é evocado pela escolha entre (por exemplo) marcas de ketchup.