Peter Tucker
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Os cientistas criaram a maior e mais complexa rede de computadores quânticos até então, obtendo 20 bits quânticos diferentes emaranhados, ou qubits, para se comunicarem..
A equipe foi então capaz de ler as informações contidas em todos os chamados qubits, criando um protótipo de "memória de curto prazo" quântica para o computador. Embora os esforços anteriores tenham emaranhado grupos maiores de partículas em lasers ultracold, esta é a primeira vez que os pesquisadores foram capazes de confirmar que estão de fato em uma rede.
O estudo, publicado em 10 de abril na revista Physics Review X, leva os computadores quânticos a um novo nível, aproximando-se cada vez mais da chamada "vantagem quântica", em que os qubits superam os bits clássicos dos computadores baseados em chips de silício, disseram os pesquisadores..
De bits a qubits
A computação tradicional é baseada em uma linguagem binária de 0s e 1s - um alfabeto com apenas duas letras ou uma série de globos virados para o pólo norte ou sul. Os computadores modernos usam essa linguagem enviando ou interrompendo o fluxo de eletricidade através de circuitos de metal e silício, alternando a polaridade magnética ou usando outros mecanismos que têm um estado duplo "ligado ou desligado".
No entanto, os computadores quânticos usam uma linguagem diferente - com um número infinito de "letras".
Se as linguagens binárias usam os pólos norte e sul dos globos, a computação quântica usa todos os pontos intermediários. O objetivo da computação quântica é também usar toda a área entre os pólos.
Mas onde tal linguagem poderia ser escrita? Não é como se você pudesse encontrar matéria quântica na loja de ferragens. Portanto, a equipe está capturando íons de cálcio com feixes de laser. Ao pulsar esses íons com energia, eles podem mover elétrons de uma camada para outra.
Na física do ensino médio, os elétrons saltam entre duas camadas, como um carro mudando de faixa. Mas, na realidade, os elétrons não existem em um lugar ou em uma camada - eles existem em muitos ao mesmo tempo, um fenômeno conhecido como superposição quântica. Esse comportamento quântico estranho oferece uma chance de desenvolver uma nova linguagem de computador - uma que usa possibilidades infinitas. Enquanto a computação clássica usa bits, esses íons de cálcio em superposição tornam-se bits quânticos, ou qubits. Embora trabalhos anteriores tenham criado esses qubits antes, o truque para fazer um computador é fazer com que esses qubits conversem entre si.
"Ter todos esses íons individuais por conta própria não é realmente o que você está interessado", disse Nicolai Friis, primeiro autor do artigo e pesquisador sênior do Instituto de Óptica Quântica e Informação Quântica em Viena. "Se eles não se falam, tudo o que você pode fazer com eles é um cálculo clássico muito caro."
Pedaços de fala
Para fazer os qubits "falarem", neste caso, dependia de outra consequência bizarra da mecânica quântica, chamada de emaranhamento. Emaranhamento ocorre quando duas (ou mais) partículas parecem operar de maneira coordenada e dependente, mesmo quando separadas por grandes distâncias. A maioria dos especialistas acredita que o emaranhamento de partículas será fundamental para as catapultas da computação quântica, desde experimentos de laboratório até a revolução da computação.
"Vinte anos atrás, o emaranhamento de duas partículas era um grande negócio", disse o coautor do estudo Rainer Blatt, professor de física da Universidade de Innsbruck, na Áustria. "Mas quando você realmente quer construir um computador quântico, precisa trabalhar não apenas com cinco, oito, 10 ou 15 qubits. No final, teremos que trabalhar com muitos, muitos mais qubits."
A equipe conseguiu enredar 20 partículas em uma rede controlada - ainda sem um computador quântico verdadeiro, mas a maior rede desse tipo até hoje. E embora eles ainda precisem confirmar que todos os 20 estão totalmente emaranhados uns com os outros, é um passo sólido em direção aos supercomputadores do futuro. Até o momento, os qubits não superaram os bits de computador clássicos, mas Blatt disse que esse momento - muitas vezes chamado de vantagem quântica - está chegando.
“Um computador quântico nunca vai substituir os computadores clássicos; ele vai se somar a eles”, disse Blatt. "Essas coisas podem ser feitas."
Originalmente publicado em .