Utilizadores de computadores quânticos podem em breve ter de enfrentar a sua própria versão da pergunta "PC ou Mac?". Um projeto baseado em circuitos elétricos supercondutores já realizou duas façanhas de referência, sugerindo que os computadores quânticos poderão ser um sério concorrente para os computadores convencionais. "O número de corredores nesta corrida passou a ser três", diz Andrew White, da Universidade de Queensland, na Austrália, que constrói os computadores quânticos baseados em fotões e não esteve envolvido no novo resultado.
A característica definidora de um computador quântico é que ele usa bits quânticos, ou qubits. Ao contrário dos bits normais, estes podem existir em vários estados ao mesmo tempo, um processo conhecido como uma superposição. Eles também podem estar emaranhados uns com os outros, e assim ter os seus estados quânticos ligados, permitindo-lhes estar numa espécie de superposição "super" de estados quânticos. Isto significa que os computadores quânticos poderiam realizar vários cálculos ao mesmo tempo, tornando-os muito mais rápidos do que os computadores comuns em algumas tarefas.
Anteriormente, setups utilizando fotões ou iões aprisionados como qubits fizeram bons progressos nos cálculos iniciais. Agora Matteo Mariantoni da Universidade da Califórnia, Santa Bárbara, e os seus colegas têm impulsionado o poder de computação de um projeto rival, demonstrado pela primeira vez em 2003, que usa minúsculos fios supercondutores.
A característica definidora de um computador quântico é que ele usa bits quânticos, ou qubits. Ao contrário dos bits normais, estes podem existir em vários estados ao mesmo tempo, um processo conhecido como uma superposição. Eles também podem estar emaranhados uns com os outros, e assim ter os seus estados quânticos ligados, permitindo-lhes estar numa espécie de superposição "super" de estados quânticos. Isto significa que os computadores quânticos poderiam realizar vários cálculos ao mesmo tempo, tornando-os muito mais rápidos do que os computadores comuns em algumas tarefas.
Anteriormente, setups utilizando fotões ou iões aprisionados como qubits fizeram bons progressos nos cálculos iniciais. Agora Matteo Mariantoni da Universidade da Califórnia, Santa Bárbara, e os seus colegas têm impulsionado o poder de computação de um projeto rival, demonstrado pela primeira vez em 2003, que usa minúsculos fios supercondutores.
Loops de fio
A equipa de Mariantoni usou um chip embutido com loops micrométricos de fio feito de uma mistura de alumínio e rénio. Quando estes fios foram arrefecidos até ao zero absoluto, eles tornaram-se supercondutores, ou seja, os seus eletrões emparelharam-se em estruturas chamadas "pares de Cooper".
Os pares em cada fio foram feitos ressoar como um conjunto. Porque cada combinação poderia existir como uma superposição de vários diferentes estados de ressonância, eles funcionaram como qubits.
A equipa de investigação emaranhou esses fios qubit usando um segundo tipo de fio, conhecido como um bus, que serpenteava em todo o chip. Primeiro eles sintonizaram o bus para que captasse algumas das informações quânticas em um dos qubits. Depois, eles transferiram essa informação para mais fios qubit, portanto, enredaram os qubits.
Testes de benchmark
O produto final fez progressos na resolução de cálculos, muitas vezes usados como benchmarks para testar as capacidades dos computadores quânticos. Foi corrido um cálculo conhecido como a transformação quântica de Fourier, que é um componente central do algoritmo quântico mais famoso, conhecido como Shor. Se os Shor forem executados num sistema com qubits suficientes, isso permitiria que um número enorme fosse fatorizado rapidamente. Tal ainda não aconteceu, mas se acontecesse causaria a decifração de muitos sistemas de criptografia atual, já que eles se baseiam no facto de que os computadores comuns não podem fazer isso.
Os pesquisadores também usaram qubits entrelaçados para criar um sistema conhecido como "Toffoli OR phase gate", que é um passo crítico para a construção de códigos que fazem a correção de erros quânticos. Isso exigiu enredar três qubits - a primeira vez em circuitos quânticos supercondutores. "Colocar três qubits a funcionar em conjunto é difícil", diz White.
O produto final fez progressos na resolução de cálculos, muitas vezes usados como benchmarks para testar as capacidades dos computadores quânticos. Foi corrido um cálculo conhecido como a transformação quântica de Fourier, que é um componente central do algoritmo quântico mais famoso, conhecido como Shor. Se os Shor forem executados num sistema com qubits suficientes, isso permitiria que um número enorme fosse fatorizado rapidamente. Tal ainda não aconteceu, mas se acontecesse causaria a decifração de muitos sistemas de criptografia atual, já que eles se baseiam no facto de que os computadores comuns não podem fazer isso.
Os pesquisadores também usaram qubits entrelaçados para criar um sistema conhecido como "Toffoli OR phase gate", que é um passo crítico para a construção de códigos que fazem a correção de erros quânticos. Isso exigiu enredar três qubits - a primeira vez em circuitos quânticos supercondutores. "Colocar três qubits a funcionar em conjunto é difícil", diz White.
Chips comunsOs avanços podem parecer pequenos passos, uma vez que ambos o algoritmo de Shor e o “Toffoli OR gate phase” foram realizado com um número relativamente baixo de fotões e iões aprisionados. Mas o novo resultado é emocionante porque poderia ser difícil de aumentar a escala desses sistemas, que tendem a ser delicado e requerem equipamento especializado, enquanto o sistema supercondutor usa chips como um computador comum. "A coisa bonita sobre um circuito sólido é que é algo que se pode escrever usando a tecnologia litográfica", diz White. "Parece muito mais fácil do que dizer armadilhas de iões ou abordagens fotónicas".
Mas os computadores quânticos podem não se intrometer nas escolhas futuras entre um Mac e um PC. Em vez disso, e fiéis à sua natureza quântica, eles podem ser "superposições" de projetos diferentes. "Eu acho que ninguém sabe qual será a melhor arquitetura", diz White. "Provavelmente vamos acabar por utilizar híbridos de várias abordagens."
Mas os computadores quânticos podem não se intrometer nas escolhas futuras entre um Mac e um PC. Em vez disso, e fiéis à sua natureza quântica, eles podem ser "superposições" de projetos diferentes. "Eu acho que ninguém sabe qual será a melhor arquitetura", diz White. "Provavelmente vamos acabar por utilizar híbridos de várias abordagens."
Fonte: New Scientist
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