Computador quântico funciona com mais do que zeros e uns.
Como todos aprendemos desde cedo, os computadores digitais trabalham com zeros e uns, também conhecidos como informações binárias. Esta abordagem tem funcionado bem. Na verdade, foi tão bem-sucedido que os computadores agora alimentam tudo, desde máquinas de café a carros autônomos, e é difícil imaginar uma vida sem eles.
“Trabalhar com mais do que zeros e uns é muito natural, não apenas para o computador quântico, mas também para suas aplicações, permitindo desbloquear o verdadeiro potencial dos sistemas quânticos.” – Martin Ringbauer
Com base nesse incrível sucesso, os computadores quânticos de hoje também são desenvolvidos com o processamento de informações binárias em mente. “Os blocos de construção dos computadores quânticos, no entanto, são mais do que apenas zeros e uns”, explica Martin Ringbauer, físico experimental de Innsbruck, na Áustria. “Restringi-los a sistemas binários impede que esses dispositivos atinjam seu verdadeiro potencial”.
Uma equipe de cientistas conseguiu agora desenvolver um computador quântico que pode realizar cálculos arbitrários com os chamados dígitos quânticos (qudits), liberando assim poder computacional adicional com menos partículas quânticas. Este grupo é liderado por Thomas Monz no Departamento de Física Experimental da Universidade de Innsbruck.
Os sistemas quânticos são diferentes
Armazenar informações em zeros e uns não é a maneira mais eficiente de fazer cálculos, mas é a maneira mais simples. Simples normalmente também significa confiável e robusto a erros, e é por isso que a informação binária se tornou o padrão incontestável para computadores clássicos.
No entanto, a situação é bem diferente no mundo quântico. Por exemplo, no computador quântico de Innsbruck, as informações são armazenadas em átomos de cálcio presos individualmente. Cada um desses átomos tem naturalmente oito estados diferentes, dos quais apenas dois são normalmente usados para armazenar informações. De fato, quase todos os computadores quânticos existentes têm acesso a mais estados quânticos do que realmente usam para computação.
Uma abordagem natural para hardware e software
Os físicos de Innsbruck agora projetaram um computador quântico que pode fazer uso de todo o potencial desses átomos, computando com qudits. Ao contrário do caso clássico, usar mais estados não torna o computador menos confiável neste caso. “Os sistemas quânticos têm naturalmente mais do que apenas dois estados e mostramos que podemos controlá-los igualmente bem”, diz Thomas Monz.
Por outro lado, muitas das tarefas que precisam de computadores quânticos, como problemas de física, química ou ciência dos materiais, também são naturalmente expressas na linguagem qudit. Reescrevê-los para qubits muitas vezes pode torná-los muito complicados para os computadores quânticos de hoje. “Trabalhar com mais de zeros e uns é muito natural, não apenas para o computador quântico, mas também para suas aplicações, permitindo desbloquear o verdadeiro potencial dos sistemas quânticos”, explica Martin Ringbauer.
Publicado em 24/07/2022 12h03
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