Em um grande avanço, pesquisadores da Universidade de Copenhague e da Universidade Ruhr descobriram como controlar duas fontes de luz quântica em vez de uma. Embora um pequeno passo de um para dois possa parecer anticlimático demais para ser chamado de avanço, essa nova tecnologia poderia ser desenvolvida para criar um computador quântico universal corrigido por erros – muitas vezes referido como o santo graal da computação quântica.
De acordo com a Universidade de Copenhague, pesquisadores de todo o mundo lutam há anos para desenvolver fontes de luz quântica estáveis para alcançar algo conhecido como emaranhamento mecânico quântico. No contexto da computação fotônica quântica, o emaranhamento refere-se à capacidade de duas fontes de luz se afetarem instantaneamente, potencialmente mesmo em grandes distâncias geográficas. Emaranhamento é um conceito central para o desenvolvimento de um computador quântico eficiente.
Quando duas luzes estão emaranhadas, significa que se você controlar uma das luzes, a outra também será afetada quase imediatamente. Essa tecnologia pode então ser estendida para criar uma rede inteira de fontes de luz quântica emaranhadas que podem ser usadas para realizar “operações de bits quânticos” exatamente como você faz bits regulares em um computador.
Os pesquisadores não conseguiram criar duas fontes de luz emaranhadas devido à sua extrema sensibilidade ao ruído. “O problema é muito ‘ruído’ de portadores perto do emissor quântico, o que cria instabilidade espectral. Superamos isso usando materiais ultrapuros e aplicando um viés de baixo ruído no emissor de pontos quânticos”, Peter Lodahl, coautor do trabalho de pesquisa publicado na revista. Ciênciainformou Indianexpress.com via e-mail.
Para conseguir a façanha, os pesquisadores usaram um nanochip do diâmetro de um fio de cabelo humano. Nos últimos cinco anos, a equipe desenvolveu esse nanochip e, eventualmente, melhorou seu desempenho.
“Começamos com materiais ultrapuros cultivados em uma câmara de epitaxia de feixe molecular UHV por nossos colegas em Bochum, Alemanha. Em seguida, produzimos pequenos cavacos com nossos processos de corrosão especiais e muito bem testados. Por fim, fazemos contato elétrico nas amostras e protegemos o experimento de captar ruído elétrico excessivo”, explicou Lodahl.
De acordo com os pesquisadores, essa tecnologia pode ser adaptada para usar 20-30 fontes de luz quântica emaranhadas que poderiam ser usadas para construir um “computador quântico universal corrigido por erros”, um esforço em que as empresas de tecnologia estão investindo bilhões de dólares.
Parte da equipe de pesquisa é retratada aqui. Da esquerda para a direita: Peter Lodahl, Anders Sorensen, Vasiliki Angelopoulou, Ying Wang, Alexey Tiranov, Cornelis van Diepen. Foto: Ola J Jonsen. (Crédito da imagem: Instituto Niels Bohr)
De acordo com a Revista de Pesquisa e Inovação da UE, a principal diferença entre um computador clássico e um computador quântico são seus diferentes conjuntos de regras. Ao contrário dos computadores clássicos, os computadores quânticos não usam zeros e uns ou “bits”. Em vez disso, eles trabalham com “qubits”.
Os bits podem ser pensados como um interruptor de luz – está ligado ou desligado, um ou zero. Os qubits têm uma propriedade especial que permite que eles existam em um estado em que são zero e um. Essa superposição permitirá, em teoria, que os computadores quânticos façam coisas além dos computadores clássicos.
“Acho que os computadores quânticos seriam usados principalmente para resolver problemas quânticos difíceis. Por exemplo, em conexão com a compreensão de reações químicas complexas, como em um pipeline de descoberta de medicamentos ou para o desenvolvimento de novos materiais. Os computadores quânticos ainda não estão muito maduros e pesquisas estão sendo realizadas em diferentes plataformas qubit em todo o mundo, cada uma com suas vantagens e desvantagens”, disse Lodahl, referindo-se às diferentes tecnologias quânticas.
“A fotônica é um concorrente cada vez mais sério, principalmente porque parece mais fácil de escalar para grandes processadores em comparação com algumas das abordagens concorrentes. Nosso trabalho é um passo importante para a exploração de fontes determinísticas de fóton único para computação quântica fotônica”, acrescentou Lodahl.
Segundo os pesquisadores, é muito caro para uma universidade construir uma instalação na qual possa controlar dez, quinze ou mais fontes de luz. Cabe agora a outros atores, como empresas privadas e laboratórios, continuar as pesquisas e encontrar aplicações para a tecnologia.
