Pesquisa Científica: Colaboração entre IA e físicos desvenda segredo de material quântico

segunda-feira, 21 de julho de 2025

Colaboração entre IA e físicos desvenda segredo de material quântico

Caro(a) Leitor(a);

Cientistas e IA trabalham juntos para identificar estados magnéticos ocultos em líquidos de spin, avançando pesquisas em física quântica

Ana Luiza Figueiredo; 19/07/2025

Pesquisadores utilizaram um modelo de aprendizado de máquina interpretável para resolver um problema complexo da física da matéria condensada. O estudo, publicado na Physical Review Research, mostra como a colaboração entre físicos e especialistas em inteligência artificial pode revelar propriedades magnéticas ocultas em materiais extremamente difíceis de simular.

O foco da equipe internacional estava em materiais chamados ímãs frustrados, onde as interações magnéticas competem entre si e impedem que o sistema adote uma única configuração ordenada. Esses materiais são relevantes para o avanço de áreas como a computação quântica e a gravidade quântica, mas apresentam grande dificuldade de modelagem computacional (especialmente em temperaturas próximas ao zero absoluto).

Potencialize seu trabalho com IA!

Aprenda a criar agentes de Inteligência Artificial que trabalham 24 horas por você!
Conheça o curso de IA & Automação de Agentes com N8N da Impacta em parceria com o Olhar Digital.

Oferta Exclusiva: Assine o plano anual do Clube Olhar Digital por apenas R$ 58,99 e ganhe 10% de desconto imediato no curso.

A economia é maior que o valor da assinatura!

Aproveite essa oportunidade e dê o próximo passo rumo à automação inteligente!

Investigação de líquidos de spin

O estudo se concentrou em uma fase magnética específica chamada líquido de spin, um estado exótico no qual os momentos magnéticos continuam a flutuar mesmo em baixas temperaturas. A questão central era entender como esse líquido de spin se transforma ao ser resfriado, especialmente em um tipo de material conhecido como “breathing pyrochlore” (pirocloro respirante).

Segundo o professor Nic Shannon, do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST), já havia evidências desde 2020 de que esse tipo de líquido de spin poderia ocorrer naturalmente nesse tipo de estrutura magnética. No entanto, mesmo com simulações sofisticadas, a equipe não conseguia identificar com clareza o estado magnético final da transição.

Diagrama de fases mostra as diferentes propriedades do pyrochlore em diversas temperaturas. Em verde, a fase de líquido de spin descrita em 2020; em amarelo, a fase misteriosa que os pesquisadores não conseguiram identificar em simulações anteriores (Imagem: Sadoune et al., 2025)

Inteligência artificial como ferramenta complementar

A virada veio com a colaboração entre os físicos do OIST e pesquisadores em IA da Universidade LMU de Munique. Eles aplicaram um algoritmo de aprendizado de máquina não supervisionado, desenvolvido para classificar ordens magnéticas convencionais sem a necessidade de treinamento prévio.

“Nossa abordagem é altamente interpretável, o que facilita a compreensão do processo de decisão do algoritmo por parte dos cientistas. Isso é essencial em áreas onde os dados são escassos”, afirmou o professor Lode Pollet, coautor do estudo.

Pesquisadores utilizaram um método conhecido como simulações de Monte Carlo (Imagem: dizain / Shutterstockcom)

A equipe utilizou simulações de Monte Carlo — métodos computacionais que utilizam números aleatórios para resolver problemas complexos, especialmente aqueles que envolvem incerteza, sistemas dinâmicos ou muitas variáveis — para modelar o comportamento do sistema em temperaturas decrescentes.

Os dados gerados foram processados pelo algoritmo de IA, que revelou padrões invisíveis aos métodos tradicionais. Esses padrões foram então usados para iniciar novas simulações em sentido reverso (do estado final para o inicial) permitindo observar a transição magnética a partir de uma nova perspectiva computacional.