Dois grupos diferentes de pesquisadores publicaram ontem estudos sobre um novo tipo de computador quântico feito em parceria com a Intel. A grande vantagem dos protótipos testados pelos cientistas é que eles são feitos com base em circuitos de silício, o que os torna muito mais parecidos com os PCs de hoje em dia do que os computadores quênticos já testados. 

Em vez dos bits tradicionais usados nos computadores atuais (que podem ter valor 1 ou 0), os computadores quânticos usam qubits (lê-se “kíubit”), que podem assumir os dois valores ao mesmo tempo graças a princípios da mecânica quântica. Mas os computadores com base em silício testados recentemente usam ainda outra tecnologia, chamada de “spin qubits”, que promete tornar mais fácil o processo de aumentar as capacidades dos computadores quânticos. 

Mais fácil de controlar

Um dos desafios da computação quântica é criar mecanismos capazes de manter partículas no estado em que elas são 1 e 0 ao mesmo tempo – um estado chamado de “superposição”. Além disso, é preciso ser capaz de ler quando a partícula muda de estado, o que é mais difícil do que parece – o próprio ato de observar uma partícula nesse estado muda o seu valor. 

Tradicionalmente, segundo o Gizmodo, os cientistas e empresas pesquisando nessa área usam circuitos supercondutores a temperaturas próximas de -273ºC para superar esses desafios. O computador testado pelos pesquisadores, no entanto, oferece um método mais simples, que envolve medir as propriedades de dois elétrons em um chip de silício. 

Mais especificamente, o método mede o “spin” dos elétrons. Essa propriedade indica para que lado eles “giram” e pode assumir os valores “up” (para cima) ou “down” (para baixo) – ou os dois ao mesmo tempo. E como os elétrons são partículas com cargas elétricas, a rotação delas faz com que eles sejam pequenos ímãs. Os pesquisadores conseguem controlar o “spin” dos elétrons com ímãs de cobalto e pulsos de microondas, e conseguem medir o estado deles olhando como outras cargas elétricas próximas a eles reagem aos movimentos dos elétrons presos.

Vantagens

Embora o método descrito possa parecer muito complicado, ele ainda é mais simples do que outros métodos já testados para criar computadores quânticos. A principal vantagem dele é que, como ele é baseado em silício, ele pode ser construído usando a tecnologia usada atualmente para criar processadores. Espera-se que isso torne mais fácil e rápido o processo de criar computadores quânticos com cada vez mais qubits, o que permitirá cálculos cada vez mais complexos. 

Além disso, um dos grupos conseguiu também fazer com que o estado de “spin” dos elétrons fosse transferido para um fóton (uma partícula de luz). Essa partícula de luz é capaz de viajar distâncias enormes carregando esse estado, o que permite que os elétrons interajam um com o outro sem a necessidade de estar fisicamente próximos. Isso, por sua vez, permite que esses sistemas quânticos sejam integrados um ao outro, criando a possibilidade de computadores quânticos muito maiores e mais complexos.

Por enquanto, os testes ainda descrevem sistemas testados em temperaturas extremamente baixas. Mas segundo um pesquisador de pós-doutorado ouvido pelo Gizmodo, Sydney Schreppler, não precisa ser sempre assim. “Pode haver um futuro onde eles operam em temperatura ambiente”, considerou. Isso também dá a esse método uma vantagem sobre os computadores quânticos que usam íons – além de precisar de temperaturas baixíssimas, eles também exigem vácuo para funcionar. 

Os testes realizados pelos pesquisadores mostraram que esses sistemas são capazes de executar algoritmos clássicos da mecânica quântica de maneira satisfatória. No entanto, ainda há um desafio: ainda é difícil medir com precisão o estado dos elétrons. Por isso, fazê-los interagir um com o outro ainda é um processo impreciso, e a imprecisão aumenta conforme o número de interações. Mas graças a esses estudos, os computadores quânticos podem se tornar ainda mais comuns.