Nanotecnologia

Componente de computador quântico é demonstrado pela primeira vez

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/08/2008

Componente de computador quântico é demonstrado pela primeira vez
Ressonador supercondutor quântico, um componente que certamente fará parte dos computadores quânticos, quando eles puderem ser construídos.[Imagem: UCSB]

Embora ninguém se atreva a estabelecer um horizonte temporal, cientistas do mundo todo continuam trabalhando para viabilizar um computador quântico, um tipo futurístico de computador cujos bits conseguem guardar mais do que um único dado e que será capaz de efetuar processamentos em uma velocidade que fará os computadores de hoje parecem-se com ábacos.

Ressonador supercondutor quântico

É o caso de uma equipe de físicos da Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos. Em um artigo que acaba de ser publicado na revista Nature eles descreveram a primeira implementação prática de um ressonador quântico.

"Eu acredito que se realmente pudermos construir um computador quântico, definitivamente haverá ressonadores nele," diz o professor Andrew Cleland. "Osciladores harmônicos irão permitir que tenhamos um computador quântico construído muito mais rapidamente."

Pêndulo quântico

Um ressonador é o equivalente eletrônico do pêndulo mecânico. Um pêndulo mecânico pode assumir qualquer amplitude de movimento possível, e somente uma curva suave consegue descrever graficamente seu movimento. Um "pêndulo quântico," ao contrário, somente pode ter amplitudes bem definidas. Ou seja, ele se move em passos, ou quanta.

Só que, até hoje, ninguém havia conseguido demonstrar experimentalmente um ressonador quântico. "Esses estados [discretos do pêndulo] são aqueles que você aprende nas aulas introdutórias de mecânica quântica, mas ninguém havia sido capaz de criá-los de forma controlável," explica Cleland.

Qubit

Para demonstrar pela primeira vez o funcionamento do ressonador quântico, os cientistas construíram um circuito eletrônico supercondutor conhecido como qubit de fase Josephson. O circuito dispara fótons de microondas de forma controlável em direção ao ressonador supercondutor.

Até seis fótons foram disparados e armazenados no ressonador, e sua presença foi detectada utilizando o qubit, que age como um átomo eletrônico. Os chamados estados de Fock - o número de fótons naquele estado - nunca haviam sido criados experimentalmente antes.

Estado coerente

Utilizando a mesma técnica, os pesquisadores também criaram outro tipo especial de estado em seu ressonador supercondutor, chamado estado coerente. Esse estado é mais facilmente gerado, mas ele parece se comportar de forma inteiramente não-quântica.

Ao acionar diretamente o pêndulo quântico, sua amplitude somente poderia assumir um valor, um valor qualquer, mas apenas um valor. Parecia, contudo, que, neste estado, ele não ficava limitado a um quanta.

Quem interpreta o resultado é o pesquisador Max Hofheinz: "Mas quando nós olhamos o ressonador com nosso qubit, nós vimos que a amplitude vem em passos, mas o ressonador está de fato em vários desses estados ao mesmo tempo, de forma que, na média, ele parece não estar limitado a esses estados quânticos."

Bibliografia:

Generation of Fock states in a superconducting quantum circuit
Max Hofheinz, John Martinis, Andrew Cleland
Nature
July 2008
Vol.: 454, 310-314
DOI: 10.1038/nature07136
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