MADRID 29 set. (EUROPA PRESS) -
Cientistas de Harvard acabam de apresentar a primeira máquina quântica capaz de operar continuamente sem reiniciar, um sistema equipado com 3.000 cubos capaz de operar por mais de duas horas.
Em um artigo publicado na revista Nature, a equipe demonstra que o dispositivo supera uma série de desafios técnicos e representa um passo significativo para a construção de supercomputadores que poderiam revolucionar a ciência, a medicina, as finanças e outros campos.
"Demonstramos a operação contínua com um sistema de 3.000 cúbitos", disse o professor Mikhail Lukin, codiretor da Quantum Science and Engineering Initiative e principal autor do novo artigo. "Mas também está claro que essa abordagem funcionará com quantidades muito maiores.
Os computadores convencionais codificam informações - desde um vídeo em seu telefone até as palavras e imagens nesta página - em bits com um código binário. Os computadores quânticos usam partículas subatômicas em átomos individuais e exploram propriedades contraintuitivas da física quântica para obter um poder de processamento muito maior.
Os bits binários convencionais armazenam informações como zeros ou uns. Os cúbitos podem ser zero, um ou ambos ao mesmo tempo, e essa combinação linear de amplitudes é a chave para o poder da computação quântica.
Nos computadores convencionais, dobrar o número de bits dobra a capacidade de processamento; nos computadores quânticos, adicionar cúbitos aumenta exponencialmente a capacidade devido a um processo chamado emaranhamento quântico.
No entanto, a criação de sistemas quânticos de grande porte tem apresentado grandes desafios.
Os sistemas de átomos neutros (aqueles que não têm carga elétrica porque têm o mesmo número de prótons e elétrons) tornaram-se uma das plataformas mais promissoras para computadores quânticos.
Mas um problema persistente tem sido a "perda de átomos": os cubos escapam e perdem suas informações codificadas. Essa deficiência limitou os experimentos a tentativas pontuais em que os pesquisadores precisam fazer uma pausa, recarregar os átomos e começar de novo.
No novo estudo, a equipe projetou um sistema para reabastecer os cubos de forma contínua e rápida usando "correias transportadoras de grade óptica" (ondas de laser que transportam átomos) e "pinças ópticas" (feixes de laser que capturam átomos individuais e os organizam em matrizes semelhantes a grades). O sistema pode recarregar até 300.000 átomos por segundo.
"Estamos mostrando uma maneira de inserir novos átomos à medida que eles se perdem naturalmente sem destruir as informações já existentes no sistema", disse Elias Trapp, coautor do artigo e estudante de doutorado em física. "Isso realmente resolve o gargalo fundamental da perda de átomos."
O novo sistema operou uma matriz de mais de 3.000 cúbitos por mais de duas horas e, em teoria, de acordo com os pesquisadores, poderia continuar indefinidamente. Durante duas horas, mais de 50 milhões de átomos circularam pelo sistema.
Lukin acrescentou: "Esse novo tipo de operação contínua do sistema, que envolve a capacidade de substituir rapidamente os cúbitos perdidos, pode ser mais importante na prática do que um número específico de cúbitos.
Em outros experimentos, a equipe planeja aplicar essa abordagem para realizar cálculos.
Neng-Chun Chiu, principal autor do estudo e estudante de doutorado em física na Harvard Griffin, disse: "O que realmente nos diferencia é a combinação de três fatores: a escala, a preservação da informação quântica e a velocidade do processo para torná-lo útil.
O DA CALTECH FUNCIONOU POR MENOS DE 13 SEGUNDOS
O novo estudo impulsiona uma fronteira de pesquisa em rápido desenvolvimento. De fato, nesta semana, uma equipe do Caltech publicou um sistema de 6.100 cúbitos, mas ele só funcionou por menos de 13 segundos.
Em outro artigo, também publicado na Nature, a equipe do Harvard-MIT demonstrou uma arquitetura para matrizes atômicas reconfiguráveis que simulam ímãs quânticos exóticos.
Essa abordagem permite que a conectividade do processador seja modificada durante o processo de computação. Em contrapartida, a maioria dos chips de computador existentes, como os de telefones celulares ou computadores de mesa, tem conectividade fixa.
"Podemos literalmente reconfigurar o computador quântico atômico enquanto ele está em funcionamento", disse Lukin. "Basicamente, o sistema se torna um organismo vivo."
Em um terceiro artigo publicado na Nature, a equipe demonstra uma arquitetura quântica com novos métodos de correção de erros. Com essa nova pesquisa, Lukin acredita que agora é possível imaginar computadores quânticos capazes de executar bilhões de operações e continuar funcionando por dias.
"A realização desse sonho está agora ao nosso alcance pela primeira vez", disse ele. "Na verdade, é possível ver um caminho muito direto para alcançá-lo."
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