Avanços em Computação Quântica na Universidade de Stanford
Pesquisadores da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, desenvolveram um inovador sistema baseado em luz que pode impulsionar a expansão dos computadores quânticos a novos níveis. Essa técnica utiliza cavidades ópticas miniaturizadas para captar sinais emitidos por átomos individuais, permitindo a leitura simultânea de diversos qubits, que são os bits quânticos responsáveis pelo armazenamento de informações nesse tipo de computador.
CONTINUA DEPOIS DA PUBLICIDADE
O estudo foi publicado na revista Nature.
A escalabilidade dos computadores quânticos é um dos principais desafios enfrentados na área. Apesar do potencial dessas máquinas em realizar cálculos que levariam milhares de anos em computadores tradicionais em apenas algumas horas, os sistemas atuais ainda operam com um número limitado de qubits e enfrentam dificuldades para ler os dados gerados de maneira rápida e confiável.
CONTINUA DEPOIS DA PUBLICIDADE
Arquitetura Inovadora
Na nova arquitetura desenvolvida em Stanford, cada qubit é formado por um átomo isolado. Para extrair informações desses átomos, os pesquisadores criaram cavidades ópticas que capturam fótons, as partículas elementares da luz, emitidos durante o processo de leitura.
Historicamente, a dificuldade estava na baixa emissão de luz pelos átomos e na dispersão em várias direções, o que tornava a coleta do sinal um desafio. As cavidades resolvem esse problema ao direcionar a emissão luminosa para um caminho específico.
LEIA TAMBÉM!
Os testes realizados incluíram um arranjo funcional com 40 cavidades ópticas, cada uma associada a um qubit, além de um protótipo maior com mais de 500 cavidades. Os resultados sugerem um caminho técnico viável para a construção de computadores quânticos que, no futuro, podem alcançar a escala de milhões de qubits.
Interação da Luz e Futuro da Computação Quântica
As cavidades ópticas têm sido utilizadas há décadas, mas sua aplicação com átomos sempre foi limitada pela dificuldade de fazer a luz interagir intensamente com partículas tão pequenas. Para superar esse obstáculo, a equipe incorporou microlentes em cada cavidade, concentrando o feixe de luz diretamente sobre o átomo.
Esse método se mostrou mais eficiente na extração de informações quânticas.
Adam Shaw, pesquisador de Stanford e primeiro autor do estudo, destacou que essa nova arquitetura de cavidade pode viabilizar computadores quânticos distribuídos, capazes de trocar dados em velocidades mais altas através de interfaces ópticas. Diferentemente dos computadores clássicos, que processam informações como zeros ou uns, os computadores quânticos operam com qubits, que podem representar múltiplos estados simultaneamente.
Aplicações Futuras e Colaboração Internacional
A capacidade de explorar várias combinações em paralelo torna os computadores quânticos promissores para áreas como modelagem de materiais, química, desenvolvimento de medicamentos e quebra de códigos. Pesquisadores acreditam que apenas computadores quânticos com milhões de qubits conseguirão superar os supercomputadores atuais em aplicações práticas.
Para alcançar esse objetivo, Jon Simon, professor associado de física em Stanford e autor sênior do estudo, enfatizou a necessidade de conectar vários sistemas quânticos menores em grandes redes. A leitura paralela baseada em luz apresentada no estudo é vista como um elemento central para essa expansão.
Além da computação, a tecnologia desenvolvida pode ter aplicações em outras áreas científicas, como biossensores, técnicas avançadas de microscopia e astronomia, com telescópios ópticos de maior resolução. O trabalho contou com a colaboração de pesquisadores de instituições como a Universidade de Chicago, Harvard e Stony Brook, e recebeu apoio de agências públicas dos Estados Unidos.
