Pêndulo de Newton empurrra computadores quânticos para novo patamar

Pêndulo quântico de Newton

Você conhece o pêndulo de Newton, o brinquedo com uma fileira de esferas de metal dependuradas: Quando uma esfera é puxada para trás e solta, ela transfere seu momento linear diretamente através das outras, até a bola na extremidade oposta, que oscila mesmo parecendo que nada a impulsionou.

O que se descobriu agora é que dá para usar o mesmo princípio para transmitir informações quânticas através de uma cadeia de qubits, o que promete operações mais rápidas e até levar a computação quântica a um novo patamar.

Esta possibilidade existe se usarmos uma espécie de pêndulo de Newton fotônico: Um laser é usado para fornecer um pulso de energia precisamente projetado a uma fileira de íons aprisionados, para prepará-los rapidamente para cálculos quânticos, conhecidos como portas lógicas.

O grande diferencial está na possibilidade de entrelaçar rapidamente quaisquer dois íons na sequência, sem afetar os que estão entre eles: Como acontece com as esferas no pêndulo de Newton, a energia viaja através dos íons, deixando os qubits intermediários intactos.

“O segredo da computação quântica não está em criar muitos qubits, mas sim em usar muitos qubits. Para ter sucesso, você precisa da tríade implacável de velocidade da porta, qualidade da porta e número de qubits,” detalhou Zain Mehdi, da Universidade Nacional Australiana. “Estas novas portas rápidas eliminam os gargalos. Acredito que, com seu potencial de escalabilidade, não há outra abordagem tão bem-sucedida atualmente quanto a de íons aprisionados.”

“Agora que mudamos para um regime de parâmetros diferente, temos uma visão clara de como escalar para milhões de portas em centenas de qubits. Isso possibilitaria a realização de simulações quânticas necessárias para o desenvolvimento de medicamentos ou materiais,” disse o professor Joe Hope. “As portas lógicas atuais operam em um regime adiabático que é lento; mas não há nenhuma razão física que nos impeça de ir mais rápido.”

O novo esquema de portas quânticas permite endereçar quaisquer dois qubits em uma linha de trinta a quarenta qubits e, ao contrário das portas adiabáticas convencionais, não é necessário que os qubits sejam todos do mesmo tipo.

Ter íons diferentes na cadeia aumenta a flexibilidade, permitindo inserir qubits especializados, cada um com diferentes vantagens – por exemplo, resfriamento, armazenamento ou interligação. Há também uma vantagem técnica, já que íons diferentes respondem a diferentes comprimentos de onda do laser.