Descoberta pode acelerar computação quântica

Katherine Noyes, IDG News Service
17 de março de 2016 - 09h00
Pesquisadores usaram mesmo princípio que mantém precisão de relógios atômicos para isolar perturbações magnéticas de bits quânticos

Um dos obstáculos que mantêm computadores quânticos em um horizonte distante é o fato de que os bits quânticos – os blocos de “construção” com os quais eles são feitos - estão propensos a perturbações magnéticas. Tal “barulho” pode interferir no trabalho que os qubits precisam fazer, mas nessa quarta-feira, cientistas anunciaram uma nova descoberta que pode resolver esse problema. 

Especificamente, ao usar o mesmo princípio que permite que relógios atômicos permaneçam precisos, pesquisadores do National High Magnetic Field Laboratory (MagLab), da Universidade Estatal da Flórida, encontraram uma forma de dar aos qubits o equivalente a um par de fones de ouvidos que possam cancelar o barulho. 

A abordagem confia no que é conhecido como transações dos relógios atômicos. Trabalhando com moléculas de óxido de tungstênio cuidadosamente desenhadas que continham um único íon holmium magnético, a equipe do MagLab conseguiu manter coerentemente o qubit por 8,4 microsegundos – potencialmente o suficiente para que ele desempenhasse suas tarefas computacionais úteis.

“Eu sei que 8,4 microsegundos não soam como algo grande”, disse o físico Dorsa Komijani do MagLab. “Mas em imãs moleculares, é uma grande coisa, por que isso significa muito, muito tempo”.

Um artigo descrevendo a descoberta será publicado nessa quinta-feira na Nature. 

Computadores quânticos são amplamente esperados para abrir um novo mundo de possibilidades no universidade da física moderna aplicada. Enquanto os computadores de hoje confiam em transistores para processarem bits de informação na forma binária de 0s e 1s, a computação quântica confia numa escala atômica de qubits que conseguem ser ao mesmo tempo 0 e 1 – um estado conhecido como uma superposição que é de longe mais eficiente. 

Ao oferecer ganhos exponenciais em performance, computadores quânticos poderiam ter uma enorme implicação para criptografia e química computacional, entre outros campos. 

A nova descoberta da MagLab poderia colocar todo esse potencial dentro de um alcance muito mais próximo. Mas não se anime muito, muito disso ainda precisa acontecer. Depois, pesquisadores precisam pegar as mesmas ou moléculas similares e integrá-las em dispositivos que permitam manipulação e leitura de uma molécula individual, explicou Stephen Hill, diretor do Electron Magnetic Resonance Facility, do MagLab.

“A boa notícia é que trabalhos paralelos de outros grupos demonstraram que conseguimos fazer isso, apesar de que com moléculas que não têm transições pontuais”, disse Hill.  “Então seria factível pegar a molécula que estudamos e integrá-la dentro de um dispositivo de uma única molécula”. 

Depois disso, o próximo passo será obter esquemas envolvendo múltiplos qubits que tornem possível endereçá-los individualmente e mudar o acoplamento entre eles e as operações de lógica quântica poderão ser implementadas, disse. 

Isso ainda está no futuro, “mas é o mesmo problema de escalabilidade que pesquisadores trabalham atualmente em outros potenciais sistemas qubits”, acrescentou.

Moléculas magnéticas guardam uma promessa particular por que a química permite auto-montagem em moléculas maiores ou matrizes em superfícies, explicou Hill. Ao invés, isso poderia formar a base de um dispositivo funcional.