Um novo experimento dos físicos da Universidade de Oxford pode aumentar a resiliência dos computadores quânticos, segundo reportagem do Science Daily. A iniciativa oferece a possibilidade de impulsionar a computação quântica para além dos sistemas binários tradicionais, aprimorando tecnologias de sensoriamento e fornecendo novas perspectivas sobre os fundamentos da física quântica.
Para entender a relevância do experimento, é preciso partir de uma das características centrais da mecânica quântica: a possibilidade de um sistema existir em uma superposição de estados. Esse conceito é normalmente ilustrado pela teoria do gato de Schrödinger, um felino hipotético que é considerado vivo e morto, ao mesmo tempo, até ser observado.
O nome vem do físico teórico austríaco Erwin Schrödinger, que usou a metáfora justamente para tentar explicar a complexidade das superposições na física quântica.
O gato, nesse caso, é um experimento mental fictício, mas na prática os cientistas podem criar superposições quânticas reais em laboratório. Átomos, luz e até mesmo movimento podem ser colocados em múltiplos estados quânticos simultaneamente. A capacidade de gerar e controlar esses estados é fundamental para tecnologias como computadores quânticos e relógios ultraprecisos.
Pesquisa supera modelo binário
O que muda com o novo experimento é que os cientistas desenvolveram uma técnica que combina uma ampla gama de componentes quânticos que são altamente não clássicos. De acordo com eles, foram criadas novas superposições exóticas.
Isso foi possível porque eles capturaram um único íon de estrôncio-88 confinado em uma armadilha de íons. A técnica pode contribuir para avanços na computação quântica e na correção de erros.
O novo método proporcionou à equipe um alto grau de controle sobre os estados quânticos que os pesquisadores produziram, segundo Sebastian Saner, pesquisador do Departamento de Física da Universidade de Oxford e líder do experimento.
O experimento abre três frentes principais:
- Supera o modelo binário: o experimento vai além de abordagens baseadas em qubits de dois níveis e explora osciladores quânticos, capazes de suportar estados mais complexos. Durante décadas, físicos teorizaram sobre formas mais complexas dos chamados estados de gato de Schrödinger, mas algumas dessas configurações ainda não haviam sido demonstradas experimentalmente em laboratório.
- Corrige erros: a pesquisa facilita protocolos de correção de erros mais robustos e resilientes na computação quântica.
- Amplia a fronteira quântica: permite estudar com mais precisão a transição entre o comportamento quântico e o clássico.
Com a pesquisa, os especialistas apontam que uma das aplicações mais promissoras é a computação quântica. Os novos tipos de estados testados em Oxford podem ser mais resistentes a erros, além de suportarem estratégias de correção de erros mais simples e eficazes.
O que muda na computação quântica
De acordo com o site Tech Times, o resultado da pesquisa de Oxford se encaixa em uma mudança mais ampla na estratégia de hardware quântico. A maioria dos computadores quânticos atuais codifica informações em qubits (unidade básica de informação usada na computação quântica) em dois níveis, dispositivos que podem ser 0, 1 ou uma superposição de ambos.
Já os sistemas quânticos de variáveis contínuas, adotados na nova pesquisa, permitem uma abordagem diferente: eles codificam informações em osciladores harmônicos quânticos, que podem ocupar muitos níveis de energia e suportar estados quânticos muito mais complexos em um único grau de liberdade físico.
Ou seja, um dos resultados da pesquisa é adicionar ao cenário de computação quântica o acesso programável a um conjunto mais rico de estados quânticos. Uma direção promissora, nesse caso, é que tais estados podem ser mais resistentes a erros, permitindo protocolos de correção mais simples e robustos.
