MADRID 19 set. (EUROPA PRESS) -
Os engenheiros australianos deram um passo importante para a construção de computadores quânticos em grande escala, um dos desafios científicos e tecnológicos mais empolgantes do século XXI.
Eles criaram "estados quânticos emaranhados" - em que duas partículas separadas se tornam tão profundamente emaranhadas que não se comportam mais independentemente - usando os spins de dois núcleos atômicos. Esses estados emaranhados são o principal recurso que dá aos computadores quânticos sua vantagem sobre os computadores convencionais. A descoberta foi publicada na revista Science.
A autora principal, Dra. Holly Stemp, da University of New South Wales (UNSW), afirma que essa conquista abre a possibilidade de construir os futuros microchips necessários para a computação quântica usando a tecnologia e os processos de fabricação existentes.
"Conseguimos fazer com que os objetos quânticos mais limpos e isolados se comuniquem uns com os outros, na escala em que os dispositivos eletrônicos de silício padrão são fabricados atualmente", disse ela em um comunicado.
O desafio enfrentado pelos engenheiros de computação quântica tem sido equilibrar duas necessidades opostas: proteger os elementos de computação de interferências e ruídos externos e, ao mesmo tempo, permitir que eles interajam para realizar cálculos significativos.
É por isso que ainda há tantos tipos de hardware na corrida para ser o primeiro computador quântico operacional: alguns são muito eficientes na execução de operações rápidas, mas sofrem com o ruído; outros são bem protegidos contra o ruído, mas difíceis de operar e escalonar.
A equipe da UNSW investiu em uma plataforma que, até hoje, poderia ser considerada de segunda categoria. Eles usaram o spin nuclear de átomos de fósforo, implantados em um chip de silício, para codificar informações quânticas.
"O spin de um núcleo atômico é o objeto quântico mais limpo e mais isolado que pode ser encontrado em um estado sólido", diz o professor Andrea Morello, da Escola de Engenharia Elétrica e Telecomunicações da UNSW.
Nos últimos 15 anos, esse grupo foi pioneiro em todos os avanços que tornaram essa tecnologia uma verdadeira concorrente na corrida da computação quântica. Ele já demonstrou que pode reter informações quânticas por mais de 30 segundos (uma eternidade no mundo quântico) e realizar operações lógicas quânticas com menos de 1% de erros.
Foi o primeiro no mundo a conseguir isso em um dispositivo de silício, mas com a desvantagem de que o mesmo isolamento que torna os núcleos atômicos tão limpos dificulta sua conexão em um processador quântico de larga escala.
Até agora, a única maneira de operar vários núcleos atômicos era colocá-los próximos uns dos outros dentro de um sólido e cercados pelo mesmo elétron.
A maioria das pessoas pensa em um elétron como a menor partícula subatômica, mas a física quântica nos diz que ele tem a capacidade de se "espalhar" no espaço, de modo que pode interagir com vários núcleos atômicos", diz a Dra. Holly Stemp, que liderou essa pesquisa na UNSW e agora é pesquisadora de pós-doutorado. Pesquisador do MIT em Boston.
"Mesmo assim, o alcance de propagação do elétron é bastante limitado. Além disso, adicionar mais núcleos ao mesmo elétron torna muito difícil controlar cada núcleo individualmente."
COMO FALAR AO TELEFONE ENTRE SALAS COM ISOLAMENTO ACÚSTICO
Fazendo com que os núcleos atômicos conversem por meio de 'telefones' eletrônicos "Como metáfora, pode-se dizer que, até agora, os núcleos eram como pessoas em uma sala à prova de som", diz o Dr. Stemp.
"Eles podem conversar entre si, desde que estejam todos na mesma sala, e as conversas são muito claras. Mas elas não conseguem ouvir nada do lado de fora, e apenas um número limitado de pessoas pode caber na sala. Esse modo de conversação não é dimensionável.
"Com esse desenvolvimento, é como dar às pessoas telefones para se comunicarem com outras salas." Todas as salas ainda são agradáveis e silenciosas por dentro, mas agora podemos conversar com muito mais pessoas, mesmo que elas estejam longe.
"Graças à sua capacidade de se expandir no espaço, dois elétrons podem se tocar a uma distância considerável. E se cada elétron estiver diretamente acoplado a um núcleo atômico, os núcleos podem se comunicar por meio dele. Então, qual foi a distância entre os núcleos envolvidos nos experimentos? A distância entre nossos núcleos era de cerca de 20 nanômetros, um milésimo da espessura de um fio de cabelo humano", diz o Dr. Stemp.
"Isso não parece muito, mas considere o seguinte: se encolhêssemos cada núcleo até o tamanho de uma pessoa, a distância entre eles seria quase a mesma que a distância entre Sydney e Boston!" Ele acrescenta que 20 nanômetros é a escala em que os chips de silício modernos para computadores pessoais e telefones celulares são normalmente fabricados.
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