Eletrônica

Memória quântica guarda dados em cristais sólidos

Memória quântica guarda fótons em cristais sólidos
Os valores de qubits são essencialmente estados quânticos de fótons, registrados em átomos de terras raras implantados no interior do cristal. [Imagem: F. Bussières/University of Geneva]

Memória quântica sólida

Os primeiros experimentos com memórias quânticas - o registro de um qubit para que ele possa ser processado ou lido mais tarde - começaram com os complicados e sensíveis condensados de Bose-Einstein.

Mas os cientistas sempre souberam que, para chegar a um computador quântico prático, seria antes necessário desenvolver memórias quânticas de estado sólido.

Vários materiais sólidos conseguem armazenar estados quânticos - um determinado valor armazenado em um qubit - por longos períodos.

Ocorre que esses valores de qubits são essencialmente estados quânticos de fótons - e os materiais sólidos até então testados só conseguiam absorver de forma eficiente a luz de uma determinada polarização.

Contudo, sempre tendo em vista a praticidade, memórias quânticas deverão ser capazes de armazenar qualquer polarização da luz.

Memória quântica confiável

Agora esse problema foi resolvido, simultaneamente e de forma diferente, por nada menos do que três equipes diferentes: uma da China, outra da Espanha e uma terceira da Suíça.

Todas as equipes conseguiram armazenar e ler de volta dados de uma memória quântica de estado sólido, utilizando estado arbitrários de polarização da luz.

Os dados são gravados por fótons individuais, que são absorvidos por íons de terras raras confinados no interior de um cristal.

A diferença do trabalho das três equipes é que cada uma usou uma técnica de compensação diferente para manter o dado armazenado por longos períodos de tempo - onde longo significa algumas centenas de nanossegundos, como ocorre com o chamado "período de latência" das memórias clássicas dos computadores atuais.

Todas as técnicas alcançaram uma fidelidade - uma medida da confiabilidade da recuperação do dado do qubit - maior do que 95%, o que supera o valor máximo que se pode obter com uma memória clássica.

Bibliografia:

Quantum Storage of Heralded Polarization Qubits in Birefringent and Anisotropically Absorbing Materials
Christoph Clausen, Félix Bussières, Mikael Afzelius, Nicolas Gisin
Physical Review Letters
Vol.: 108, 190503
DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.190503

Quantum Storage of a Photonic Polarization Qubit in a Solid
Mustafa Gündogan, Patrick M. Ledingham, Attaallah Almasi, Matteo Cristiani, Hugues de Riedmatten
Physical Review Letters
Vol.: 108, 190504
DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.190504

Realization of Reliable Solid-State Quantum Memory for Photonic Polarization Qubit
Zong-Quan Zhou, Wei-Bin Lin, Ming Yang, Chuan-Feng Li, Guang-Can Guo
Physical Review Letters
Vol.: 108, 190505
DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.190505




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