Este gato metafórico está vivo e morto – e ajudará os engenheiros quânticos a encontrar erros de computação

Dois pesquisadores da UCalgary fazem parte da equipe da Universidade de Nova Gales do Sul que criou um 'gato de Schrödinger' dentro de um chip de silício

Uma equipe liderada por engenheiros quânticos da Universidade de Nova Gales do Sul – que inclui dois pesquisadores da UCalgary – demonstrou um conhecido experimento de pensamento quântico no mundo real.

Criou um “gato de Schrödinger” dentro de um chip de silício.

Suas descobertas, publicadas na revista Física da Natureza , fornecem uma maneira nova e mais robusta de realizar cálculos quânticos – e têm implicações importantes para a correção de erros, um dos maiores obstáculos entre eles e um computador quântico funcional.

A mecânica quântica intriga cientistas e filósofos há mais de um século. Um dos mais famosos experimentos de pensamento quântico é o do “gato de Schrödinger” – um gato cuja vida ou morte depende do decaimento de um átomo radioativo.

De acordo com a mecânica quântica, a menos que o átomo seja observado diretamente, ele deve ser considerado como estando em uma superposição – isto é, estando em múltiplos estados ao mesmo tempo – de decaído e não decaído. Isto leva à conclusão preocupante de que o gato está numa superposição de vivo e morto.

“Ninguém nunca viu um gato real em estado de estar vivo e morto ao mesmo tempo, mas as pessoas usam a metáfora do gato de Schrödinger para descrever uma superposição de estados quânticos que diferem muito”, diz a Dra. , professor da UNSW.

A pesquisa usou um átomo de antimônio, que é muito mais complexo do que os ‘qubits’ padrão, ou blocos de construção quânticos.

“Meu sonho de um estado de spin cat em uma única partícula isolada, proposto há 35 anos, tornou-se realidade ao controlar primorosamente um único núcleo atômico que foi isolado do resto do universo”, diz o Dr. Barry Sanders, PhD, professor na Faculdade de Ciências da Universidade de Calgary.

A pesquisa mais recente tem consequências profundas para os cientistas que trabalham na construção de um computador quântico usando o spin nuclear de um átomo como bloco de construção básico.

Foi o resultado de uma grande colaboração internacional.

Vários autores da UNSW Sydney, além de colegas da Universidade de Melbourne, fabricaram e operaram os dispositivos quânticos. Colaboradores teóricos nos EUA, nos Laboratórios Nacionais Sandia e NASA Ames, e no Canadá, na Universidade de Calgary, forneceram ideias preciosas sobre como criar o gato e como avaliar o seu complicado estado quântico.

Ilustração no topo do artigo: O estado 'morto' corresponde ao spin nuclear do antimônio apontando completamente para baixo; o estado 'vivo' é o giro completamente para cima. Uma superposição dos dois resulta em um estado quântico impressionante que exibe sete franjas de interferência quântica. O número de franjas corresponde ao número de ‘spin flips’ necessários para ir de um extremo ao outro. Na computação quântica, isto corresponde ao número de erros consecutivos necessários para transformar um '0' em '1' ou vice-versa.