Na computação quântica, uma contradição notável permanece: essas máquinas oferecem capacidades de cálculo sem precedentes, mas ao mesmo tempo se revelam extremamente vulneráveis. A menor interação com o mundo exterior pode apagar os dados que elas processam, um obstáculo maior chamado decoerência. Para criar computadores quânticos ao mesmo tempo confiáveis e utilizáveis, os cientistas exploram métodos para preservar esses estados quânticos delicados.
É com esse objetivo que uma equipe da Universidade de Tecnologia de Chalmers, na Suécia, apresenta uma nova proposta teórica denominada "superátomo gigante". Esta arquitetura funde duas ideias quânticas para produzir uma entidade mais estável. O objetivo é permitir que vários qubits, as unidades básicas da informação quântica, operem coletivamente enquanto estão melhor protegidos de perturbações externas. Esta pista poderia levar a uma concepção simplificada dos futuros sistemas quânticos.
O emaranhamento quântico pode ser representado como uma "ligação" quântica entre duas entidades.
Crédito: TU Darmstadt O superátomo gigante se inspira primeiro no conceito de átomo gigante, um qubit artificial que interage com seu ambiente através de vários pontos de conexão distintos. Esta particularidade permite efeitos de autointeração, onde uma onda emitida num ponto pode voltar a influenciar o átomo em outro lugar. Segundo um dos pesquisadores envolvidos, isto dá ao dispositivo uma forma de memória e reduz notavelmente a decoerência. No entanto, esta arquitetura sozinha apresentava limitações.
Para ir mais longe, os cientistas integraram nela o princípio do superátomo, onde vários átomos naturais compartilham um estado quântico comum e se comportam como uma única entidade. A sua combinação dá assim origem ao superátomo gigante, capaz não só de resistir melhor às perturbações, mas também de produzir emaranhamento entre vários qubits. Este emaranhamento é indispensável para que os qubits funcionem como um conjunto unificado, uma condição essencial para efetuar operações quânticas avançadas.
Modelo teórico de superátomos gigantes, onde dois átomos compartilham um estado quântico e interagem com ondas em vários pontos.
Crédito: Lei Du, Chalmers University of Technology
Este progresso teórico abre caminho para tecnologias quânticas potencialmente mais acessíveis. Os autores indicam que ela poderia permitir armazenar e manipular a informação de vários qubits no interior de uma única unidade, o que reduziria a necessidade de eletrônica de controle extremamente elaborada. Isto constitui assim um avanço notável para sistemas quânticos híbridos, onde diferentes plataformas tecnológicas poderiam cooperar mais facilmente.
Os trabalhos da equipe sueca, detalhados na
Physical Review Letters, mostram que esta concepção poderia diminuir as necessidades de hardware dispendioso. Eles trabalham agora para transformar este modelo teórico num dispositivo físico real. O objetivo é participar no desenvolvimento de computadores quânticos escaláveis e robustos, assim como em utilizações como redes de comunicação quântica ou detectores ultra-sensíveis.
Fonte: Physical Review Letters