Princípios importantes
- Dispositivos mecânicos simples inspiraram um avanço recente na computação quântica.
- Pesquisadores de Stanford inventaram uma técnica de computação usando dispositivos acústicos que aproveitam o movimento.
- A computação quântica fez progressos significativos nos últimos anos, principalmente com a demonstração da chamada supremacia quântica.
Agnetta Cleland
Computadores quânticos práticos podem estar um passo mais perto da realidade graças a novas pesquisas inspiradas em dispositivos mecânicos simples.
Pesquisadores da Universidade de Stanford afirmam ter desenvolvido um dispositivo experimental crítico para futuras tecnologias baseadas em física quântica. A técnica envolve instrumentos acústicos que aproveitam o movimento, como o oscilador que mede o movimento em telefones. É parte de um esforço crescente para aproveitar os estranhos poderes da mecânica quântica para a computação.
"Enquanto muitas empresas estão experimentando a computação quântica hoje, as aplicações práticas além dos projetos de 'prova de conceito' estão provavelmente a 2-3 anos de distância ", disse Yuval Boger, diretor de marketing da empresa de computação quântica Classiq à Lifewire em uma entrevista por e-mail. “Durante esses anos, computadores maiores e mais capazes serão introduzidos, e plataformas de software que permitirão tirar proveito dessas máquinas futuras serão adotadas."
O Papel dos Sistemas Mecânicos na Computação Quântica
Os pesquisadores de Stanford estão tentando trazer os benefícios dos sistemas mecânicos para a escala quântica. De acordo com seu estudo recente publicado na revista Nature, eles atingiram esse objetivo juntando minúsculos osciladores com um circuito que pode armazenar e processar energia em um qubit, ou 'bit' quântico de informação. Os qubits geram efeitos da mecânica quântica que podem alimentar computadores avançados.
A forma como a realidade funciona no nível da mecânica quântica é muito diferente da nossa experiência macroscópica do mundo.
"Com este dispositivo, mostramos um próximo passo importante na tentativa de construir computadores quânticos e outros dispositivos quânticos úteis baseados em sistemas mecânicos", disse Amir Safavi-Naeini, autor sênior do artigo, no comunicado de imprensa. "Estamos essencialmente procurando construir sistemas 'mecânicos quânticos'."
Fazer os minúsculos dispositivos mecânicos deu muito trabalho. A equipe teve que fazer componentes de hardware em resoluções de escala nanométrica e colocá-los em dois chips de computador de silício. Os pesquisadores então fizeram uma espécie de sanduíche que uniu os dois chips, de modo que os elementos do chip de baixo ficassem voltados para os da metade de cima.
O chip inferior possui um circuito supercondutor de alumínio que forma o qubit do dispositivo. O envio de pulsos de microondas para este circuito gera fótons (partículas de luz), que codificam um qubit de informação na máquina.
Ao contrário dos dispositivos elétricos convencionais, que armazenam bits como tensões representando 0 ou 1, os qubits em dispositivos de mecânica quântica também podem representar combinações de 0 e 1 simultaneamente. O fenômeno conhecido como superposição permite que um sistema quântico saia em vários estados quânticos de uma só vez até que o sistema seja medido.
"A forma como a realidade funciona no nível da mecânica quântica é muito diferente da nossa experiência macroscópica do mundo", disse Safavi-Naeini.
Agnetta Cleland
Progresso na Computação Quântica
A tecnologia quântica está avançando rapidamente, mas ainda há obstáculos a serem superados antes de estar pronta para aplicações práticas, disse Itamar Sivan, CEO da Quantum Machines, à Lifewire em uma entrevista por e-mail.
"A computação quântica é provavelmente o desafio mais desafiador com o qual nós, como sociedade, estamos ocupados agora", disse Sivan. "Para que se torne prático, será necessário um progresso e avanços significativos em várias camadas da pilha de computação quântica."
Atualmente, os computadores quânticos são assombrados pelo ruído, o que significa que, com o tempo, os qubits se tornam tão barulhentos que não temos como entender os dados que estão neles, e eles se tornam inúteis, Zak Romaszko, engenheiro com o empresa Universal Quantum disse em um e-mail.
"Na prática, isso significa que os algoritmos para computadores quânticos são limitados a apenas uma pequena quantidade de tempo ou número de operações antes da falha", disse Romaszko. "Não está claro se esse regime barulhento pode produzir resultados práticos, embora vários pesquisadores acreditem que a simulação de produtos químicos básicos esteja ao alcance."
A computação quântica fez progressos significativos nos últimos anos, principalmente com a demonstração da chamada 'supremacia quântica' na qual um computador quântico executou uma operação que os autores alegaram que levaria uma máquina normal cerca de 10.000 anos para concluir. "Houve algum debate sobre se um computador comum levaria tanto tempo, mas ainda é uma demonstração notável", disse Romaszko.
Uma vez que os obstáculos técnicos sejam resolvidos, Sivan prevê que dentro de alguns anos, a computação quântica começará a ter um impacto significativo em tudo, desde a criptografia até a descoberta de vacinas."Imagine como a pandemia de Covid-19 teria sido diferente se os computadores quânticos pudessem ajudar a descobrir uma vacina em uma fração do tempo", disse ele.
