A descoberta do Cat de Schrödinger pode inaugurar o 'Santo Graal' da computação quântica, tornando-a à prova de erros
Os cientistas usaram o famoso experimento mental do “gato de Schrödinger” para encontrar uma maneira de remover erros do futuro. computadores quânticos.
O novo método codifica informações quânticas em um átomo de antimônio, que possui oito estados possíveis que permitem que os dados sejam armazenados com mais segurança do que em um qubit padrão de dois estados, ou bit quântico.
A descoberta é um passo vital para tornando menos provável a ocorrência de erros em sistemas quânticos, e, quando o fazem, tornam-nos mais facilmente detectados e corrigidos – uma barreira fundamental ao desenvolvimento de computadores quânticos. Os pesquisadores publicaram suas descobertas na quarta-feira (14 de janeiro) na revista Física da Natureza.
Idealizado pela primeira vez pelo físico Erwin Schrödinger em 1925, seu experimento mental descreve evocativamente o regras estranhas do mundo quântico imaginando um gato colocado dentro de uma caixa opaca com um frasco de veneno que possui um mecanismo de abertura controlado por decaimento radioativo – um processo quântico completamente aleatório.
Até que a caixa seja aberta e o gato seja observado, argumentou Schrödinger, as regras da mecânica quântica significam que o infeliz felino existirá numa superposição de estados, simultaneamente morto e vivo.
No caso de um qubit, a informação quântica relativa aos estados 0 ou 1 de um computador clássico pode ser codificada nos estados “'spin up”' e “'spin down”' de um átomo – spin sendo o momento angular intrínseco de uma partícula fundamental.
Mas se o ruído dentro de um computador quântico fizer com que esse spin mude repentinamente (como acontece frequentemente), o estado quântico seria perdido, produzindo um erro e destruindo a informação contida nele.
Para contornar esse problema, os pesquisadores por trás do novo estudo incorporaram um átomo de antimônio, que tem oito direções de rotação diferentes, dentro de um chip quântico de silício. As seis direções de spin adicionais do átomo de antimônio (obtidas pela natureza composta do átomo que adiciona vários spins individuais) significam que, ao contrário de um sistema de dois estados de spin, um único erro não é suficiente para destruir a informação codificada.
“Como diz o provérbio, um gato tem nove vidas. Um pequeno arranhão não é suficiente para matá-lo”, co-autor Benjamin Guilhermeestudante de doutorado em engenharia elétrica e telecomunicações na Universidade de New South Wales (UNSW), na Austrália, disse em um comunicado. “Nosso 'gato' metafórico tem sete vidas: seriam necessários sete erros consecutivos para transformar o '0' em '1'!”
Com esse sistema instalado, os pesquisadores afirmam que agora vão trabalhar para demonstrar um método para detectar e corrigir erros em seu chip, feito que é considerado um “Santo Graal” no campo da computação quântica.
“Se ocorrer um erro, nós o detectamos imediatamente e podemos corrigi-lo antes que mais erros se acumulem. Para continuar a metáfora do 'gato de Schrödinger', é como se víssemos nosso gato voltando para casa com um grande arranhão no rosto”, disse Co. -autor Andrea Morellodisse um professor de engenharia elétrica e física quântica na UNSW, no comunicado. “Ele está longe de estar morto, mas sabemos que ele brigou; podemos ir e descobrir quem causou a briga, antes que aconteça novamente e nosso gato sofra mais ferimentos.”
