Eletrônica

Dia Quântico: Átomos são entrelaçados por micro-ondas

Dia Quântico: átomos são entrelaçados por micro-ondas
À esquerda, a armadilha de íons, onde ficam os qubits. À direita, o aparato de micro-ondas necessário para os experimentos de computação quântica.[Imagem: Y. Colombe/NIST]

Micro-ondas com íons

Físicos conseguiram pela primeira vez conectar as propriedades quânticas de dois íons manipulando-os com micro-ondas, em vez dos tradicionais feixes de laser.

O feito sugere que é possível substituir os grandes aparatos ópticos usados nos experimentos de computação quântica por técnicas miniaturizadas de micro-ondas, similares às usadas em smartphones.

A manipulação dos íons - átomos eletricamente carregados - permitiu o entrelaçamento das duas partículas, um fenômeno quântico essencial para o transporte de dados e a correção de erros em computadores quânticos.

Tamanho dos computadores quânticos

O experimento usou uma fonte de micro-ondas colocada sobre uma armadilha de íons miniaturizada, do tamanho de um chip.

O conjunto de lasers, espelhos e lentes não foi totalmente dispensado, mas tem apenas um décimo do tamanho necessário antes.

Isso ocorre porque os lasers ultravioleta continuam sendo necessários para resfriar os íons e detectar os resultados do experimento.

A boa notícia é que os cientistas afirmam que o aparato todo poderá ser muito miniaturizado, usando laser similares aos usados em tocadores de DVD.

"Pode-se imaginar um computador quântico miniaturizado, semelhante a um telefone celular, combinado com um apontador laser, enquanto máquinas mais sofisticadas poderão ter as dimensões de um PC de mesa," arrisca o físico Dietrich Leibfried, do Instituto Nacional de Padronização e Tecnologia, dos Estados Unidos.

Lógica quântica

Em seus experimentos, o grupo usou micro-ondas para rotacionar o spin de íons individuais de magnésio e para entrelaçar os spins de um par de íons.

Isto cria um conjunto de ferramentas universais de lógica quântica porque a rotação e o entrelaçamento podem ser combinados em sequência para fazer qualquer cálculo permitido pela mecânica quântica.

Uma outra equipe anunciou hoje um resultado similar, usando micro-ondas. Com a diferença de que, em vez de usar íons como qubits, eles usaram qubits de diamante, que já funcionam a temperatura ambiente, dispensando o aparato extra, o que permitiu a construção de um chip quântico.

Dia marcante na computação quântica

Este é o segundo de um conjunto de três avanços na área da computação quântica divulgados no dia de hoje:

Bibliografia:

Microwave quantum logic gates for trapped ions
C. Ospelkaus, U. Warring, Y. Colombe, K. R. Brown, J. M. Amini, D. Leibfried, D. J. Wineland
Nature
10 August 2011
Vol.: 476, Pages: 181-184
DOI: 10.1038/nature10290




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