Computadores quânticos saltam para dimensões mais elevadas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 05/05/2026

Visualização artística da nova porta quântica óptica, capaz de lidar com quatro estados simultaneamente, em vez de dois, como em um qubit comum.
[Imagem: Alexander Rommel/TU Wien]

Computador quântico multidimensional

A computação quântica não precisa ser binária, graças ao fenômeno da superposição, que significa que um sistema pode estar em múltiplos estados simultaneamente.

Quando bits quânticos, ou qubits, são construídos com capacidade para tirar proveito desse mecanismo, eles passam a ser conhecidos como qudits.

Agora, uma equipe da Áustria e da China demonstrou na prática um componente crucial para a construção de um novo tipo de computador quântico baseado nessa ideia: É um novo tipo de porta lógica quântica que possibilita a realização de cálculos em pares de fótons, cada um deles em quatro estados quânticos diferentes, ou em combinações deles.

Este é um marco importante para os computadores quânticos ópticos, que deverão ser totalmente baseados em luz.

Até agora, os experimentos de computação quântica com luz têm sido realizados com base na polarização dos fótons, uma propriedade com dois resultados possíveis, portanto, uma computação quântica óptica binária - o fóton pode estar em uma superposição dessas duas opções.

"Nós utilizamos os fótons de uma maneira fundamentalmente diferente," explicou o professor Nicolai Friis, da Universidade de Tecnologia de Viena. "Não estamos interessados na polarização, mas na forma de onda espacial dos fótons, que podem estar em infinitos estados diferentes, correspondendo a diferentes momentos angulares orbitais."

Porta quântica de entrelaçamento

A equipe desenvolveu um procedimento que funciona com dois qudits fotônicos: Ambos podem estar em superposições arbitrárias de diferentes formas de onda.

Para isso, dois fótons inicialmente independentes são colocados em um estado conjunto - um estado conhecido como entrelaçado, ou emaranhado. O que a porta quântica faz é separar os dois fótons entrelaçados de uma forma controlada, tornando seus estados independentes novamente.

É exatamente essa operação - uma porta quântica de entrelaçamento - que é necessária para construir computadores quânticos capazes de realizar cálculos com múltiplas entradas. Para um primeiro experimento, os pesquisadores decidiram trabalhar com quatro estados diferentes. "É como se, além das direções Norte-Sul e Leste-Oeste, tivéssemos acesso a dois eixos adicionais," explicou Friis. "De certa forma, estamos nos movendo em um espaço quadridimensional, e podemos trabalhar com combinações arbitrárias desses estados."

A expectativa é que esta nova técnica de manipulação dos fótons torne a tecnologia da informação quântica mais eficiente e estável em diferentes áreas. "Precisamos de menos partículas para transportar a mesma quantidade de informação quântica," disse o pesquisador Marcus Huber. "Isso traz muitas vantagens, inclusive no que diz respeito à confiabilidade das operações quânticas."

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