Processador quântico de luz bate novo recorde de tamanho

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/11/2021

O processador fotônico é o pequeno chip no centro.
[Imagem: QuiX Quantum]

Processador quântico de luz

Há menos de um mês, a supremacia quântica foi demonstrada em dois processadores quânticos diferentes, sendo que um deles usava luz, ou fótons, para o processamento.

Agora, engenheiros da Universidade de Twente, nos Países Baixos - alguns dos quais participaram de uma daquelas equipes - apresentaram o maior processador quântico fotônico construído até hoje.

O processador fotônico funciona aplicando mudanças de fase ajustáveis aos sinais de luz que passam por seus 12 modos e, em seguida, mescla os sinais em proporções ajustáveis.

Embora não sejam diretamente comparáveis, os "modos" de um processador fotônico servem de parâmetro de capacidade do processador, de maneira similar ao número de qubits dos demais processadores quânticos.

A precisão na fabricação alcançada pela equipe permite que fótons únicos interfiram à medida que se propagam, tornando o processador capaz de realizar operações computacionais.

As mudanças de fase e as proporções de cada sinal sendo mesclado determinam a natureza da tarefa de processamento, o que torna este um processador quântico fotônico universal, capaz de realizar qualquer tarefa.

O usuário pode reconfigurar a tarefa a ser executada por meio de um programa rodando em um computador eletrônico comum. Desta forma, o processador fotônico pode ser programado para executar qualquer tarefa de processamento realizável por um conjunto específico de etapas de fusão óptica e mudança de fase.

Modo de funcionamento dos feixes de luz e foto do equipamento externo de controle dos circuitos que manipulam os feixes.
[Imagem: Caterina Taballione et al. - 10.1088/2633-4356/ac168c]

Processador fotônico universal

Embora seja maior, este protótipo não consegue ainda superar as máquinas clássicas, como o protótipo chinês demonstrado há poucos dias.

Mas ele tem a vantagem de ser genérico e reprogramável, enquanto o processador chinês era estático e dedicado apenas à tarefa para a qual ele foi construído - existem também outras categorias de processadores fotônicos que fazem contas instantaneamente.

Para computar usando apenas luz e ainda ser capaz de fazer qualquer cálculo, o processador usa uma série de componentes ópticos conhecidos como deslocadores de fase ajustáveis e misturadores de feixes ajustáveis. Dois misturadores combinam pares de feixes de luz de entrada em proporções iguais, enquanto o deslocador de fase ajustável prepara o feixe para o próximo elemento.

A chave para tornar o sistema reconfigurável é, portanto, ter controle total sobre os deslocadores de fase, que são essencialmente "aquecedores", que induzem uma mudança muito precisa e específica no comprimento do caminho efetivo da passagem dos sinais de luz, por meio de um fenômeno conhecido como efeito termo-óptico.

Agora há dois desafios principais que a equipe deverá enfrentar para tirar todo o potencial do seu processador fotônico: Diminuir a taxa de erros e fabricar os demais componentes que tornarão este um computador fotônico de pleno direito.

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