Físicos da Universidade de Amsterdã propuseram uma nova arquitetura para um computador quântico escalável. Fazendo uso do movimento coletivo das partículas constituintes, eles foram capazes de construir novos blocos de construção para a computação quântica que apresentam menos dificuldades técnicas do que os métodos atuais de última geração. Os resultados foram publicados recentemente na Physical Review Letters.
Os pesquisadores trabalham no QuSoft e no Instituto de Física nos grupos de Rene Gerritsma e Arghavan Safavi-Naini. O esforço, que foi liderado pelo Ph.D. candidato Matteo Mazzanti, combina dois ingredientes importantes. Uma é a chamada plataforma de íons presos, um dos candidatos mais promissores para a computação quântica que faz uso de íons – átomos que têm excesso ou falta de elétrons e, como resultado, são eletricamente carregados. A outra é o uso de um método inteligente para controlar os íons fornecidos por pinças ópticas e campos elétricos oscilantes.
Como o nome sugere, os computadores quânticos de íons presos usam um cristal de íons presos. Esses íons podem se mover individualmente, mas, mais importante, também como um todo. Como se vê, os possíveis movimentos coletivos dos íons facilitam as interações entre pares individuais de íons. Na proposta, essa ideia é concretizada pela aplicação de um campo elétrico uniforme em todo o cristal, a fim de mediar interações entre dois íons específicos naquele cristal. Os dois íons são selecionados aplicando potenciais de pinça neles – veja a imagem acima. A homogeneidade do campo elétrico garante que ele só permitirá que os dois íons se movam juntos com todos os outros íons no cristal. Como resultado, a força de interação entre os dois íons selecionados é fixa, independentemente da distância entre os dois íons.
Um computador quântico consiste em ‘portões’, pequenos blocos de construção computacionais que realizam análogos quânticos de operações como ‘e’ e ‘ou’ que conhecemos de computadores comuns. Em computadores quânticos de íons aprisionados, essas portas agem sobre os íons e sua operação depende das interações entre essas partículas. Na configuração acima, o fato de que essas interações não dependem da distância significa que também a duração da operação de um portão é independente dessa distância. Como resultado, esse esquema para computação quântica é inerentemente escalável e, comparado a outros esquemas de computação quântica de última geração, apresenta menos desafios técnicos para alcançar computadores quânticos comparativamente bem operacionais.
Publicado em 01/02/2022 15h06
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