Pesquisadores da Universidade de Yale demonstraram uma das etapas principais no projeto de computadores quânticos modulares: o "teletransporte" deliberado de uma porta quântica entre dois qubits.
A pesquisa está publicada na revista Nature. O princípio principal deste trabalho é o teletransporte quântico, uma propriedade única da mecânica quântica, usada anteriormente para transferir estados quânticos desconhecidos entre duas partes sem enviar fisicamente o próprio estado. Usando um protocolo teórico desenvolvido na década de 1990, os cientistas de Yale demonstraram experimentalmente uma operação quântica - um portão - sem nenhuma interação direta. Essas portas são necessárias para a computação quântica, que depende de redes de sistemas quânticos individuais - uma arquitetura que muitos pesquisadores acreditam poder compensar os erros inerentes aos processadores de computação quântica.
Uma equipe liderada pelo pesquisador Robert Schoelkopf e o ex-aluno de graduação Kevin Chow está explorando uma abordagem modular para a computação quântica. A modularidade inerente a tudo, desde a organização da célula biológica até os motores dos foguetes mais recentes da SpaceX, provou ser uma estratégia eficaz na construção de sistemas grandes e complexos. Uma arquitetura modular quântica consiste em um conjunto de módulos que funcionam como pequenos processadores quânticos conectados a uma rede maior.
Os módulos nesta arquitetura são naturalmente isolados uns dos outros, o que evita interações indesejadas em sistemas maiores. No entanto, esse isolamento também complica as transações entre os módulos. As portas teleportadas são uma forma de realizar operações entre os módulos.
Uma visão geral da rede de arquitetura quântica modular em um novo estudo.
“Nosso trabalho foi a primeira vez que esse protocolo foi demonstrado, onde a comunicação clássica ocorre em tempo real, o que permite uma operação 'determinística' que realiza o processo necessário a cada vez”, diz Chow.
Computadores quânticos em pleno funcionamento têm o potencial de atingir velocidades computacionais ordens de magnitude maiores do que os supercomputadores de hoje. Os cientistas de Yale estão na vanguarda da pesquisa para desenvolver os primeiros computadores quânticos totalmente funcionais e já realizaram um trabalho inovador em computação quântica com circuitos supercondutores.
A computação quântica é feita com bits de dados sensíveis conhecidos como qubits, que são propensos a erros. Em sistemas quânticos experimentais, qubits "lógicos" são controlados por qubits "auxiliares" para registro e correção instantânea de erros.
Vídeo promocional:
“Nosso experimento é a primeira demonstração de uma operação de dois qubits entre qubits lógicos”, diz Schoelkopf. "Este é um marco no caminho para o processamento de informações quânticas com qubits de correção de erros."
Vladimir Guillen
