Os cientistas criaram a maior e mais complexa rede de computadores quânticos até agora, conseguindo 20 bits quânticos emaranhados diferentes, ou qubits, para conversar entre si.
A equipe pôde então ler as informações contidas em todos os chamados qubits, criando um protótipo de "memória de curto prazo" quântica para o computador. Enquanto os esforços anteriores envolveram grupos maiores de partículas em lasers ultracold, esta é a primeira vez que os pesquisadores conseguem confirmar que estão de fato em uma rede.
O estudo, publicado em 10 de abril na revista Physics Review X, eleva os computadores quânticos a um novo nível, aproximando-se da chamada "vantagem quântica", na qual 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 lançados no 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 possuem um estado duplo de "ligado ou desligado".
No entanto, os computadores quânticos usam uma linguagem diferente - com um número infinito de "letras".
Se as línguas binárias usassem os pólos norte e sul dos globos, a computação quântica usaria todos os pontos intermediários. O objetivo da computação quântica é também usar toda a área entre os pólos.
Mas onde essa linguagem poderia ser escrita? Não é como se você pudesse encontrar matéria quântica na loja de ferragens. Então, a equipe tem capturado íons de cálcio com raios 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 ímpar oferece uma chance de criar uma nova linguagem de computador - uma que utilize infinitas possibilidades. Enquanto a computação clássica usa bits, esses íons de cálcio em superposição se tornam bits quânticos ou qubits. Embora o trabalho anterior tenha criado esses qubits antes, o truque para criar um computador é fazer com que esses qubits conversem entre si.
"Ter todos esses íons individuais por conta própria não é realmente o que interessa", disse Nicolai Friis, primeiro autor do artigo e pesquisador sênior do Instituto de Ótica Quântica e Informação Quântica em Viena, à Live Science. "Se eles não conversam, tudo o que você pode fazer com eles é um cálculo clássico muito caro".
Falando bits
Para fazer com que os qubits "falem", neste caso, se baseou em outra conseqüência bizarra da mecânica quântica, chamada 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 acha que as partículas emaranhadas serão fundamentais, pois as catapultas da computação quântica vão do experimento de laboratório à revolução da computação.
"Vinte anos atrás, o envolvimento de duas partículas era muito importante", disse ao Live Science o co-autor 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 emaranhar 20 partículas em uma rede controlada - ainda aquém de um verdadeiro computador quântico, mas a maior rede desse tipo até o momento. E, embora ainda precisem confirmar que todos os 20 estão totalmente entrelaçados, é um passo sólido em direção aos supercomputadores do futuro. Até o momento, os qubits não superaram os bits clássicos dos computadores, mas Blatt disse que esse momento - geralmente chamado de vantagem quântica - está chegando.
"Um computador quântico nunca substituirá computadores clássicos; será acrescentado a eles", disse Blatt. "Essas coisas podem ser feitas."
