Cientistas da Universidade de Sydney demonstraram a capacidade de "ver" o futuro dos sistemas quânticos, e usou esse conhecimento para prevenir sua morte, em uma grande conquista que poderia ajudar a trazer o estranho e poderoso mundo da tecnologia quântica para mais perto da realidade.

As aplicações das tecnologias habilitadas para o quantum são atraentes e já demonstram impactos significativos - especialmente no campo do sensoriamento e da metrologia. E o potencial para construir computadores quânticos excepcionalmente poderosos usando bits quânticos, ou qubits, está impulsionando o investimento das maiores empresas do mundo.

No entanto, um obstáculo significativo para a construção de tecnologias quânticas confiáveis ​​tem sido a randomização de sistemas quânticos por seus ambientes, ou decoerência, que efetivamente destrói o caráter quântico útil.

Os físicos deram um salto quântico técnico ao abordar isso, usando técnicas de big data para prever como os sistemas quânticos mudarão e, então, evitar que ocorra a quebra do sistema.

A pesquisa foi publicada hoje em Nature Communications .

"Da mesma forma que os componentes individuais dos telefones celulares acabam falhando, o mesmo acontece com os sistemas quânticos, "disse o autor sênior do artigo, Professor Michael J. Biercuk.

"Mas na tecnologia quântica o tempo de vida é geralmente medido em frações de segundo, em vez de anos. "

Professor Biercuk, da Escola de Física da Universidade de Sydney e pesquisador-chefe do Centro de Sistemas Quânticos Projetados do Australian Research Council, disse que seu grupo havia demonstrado que era possível suprimir a decoerência de maneira preventiva. A chave era desenvolver uma técnica para prever como o sistema se desintegraria.

O professor Biercuk destacou os desafios de fazer previsões em um mundo quântico:"Os humanos empregam rotineiramente técnicas de previsão em nossa experiência diária; por exemplo, quando jogamos tênis, prevemos onde a bola vai parar com base nas observações da bola no ar, " ele disse.

"Isso funciona porque as regras que regem como a bola se moverá, como a gravidade, são regulares e conhecidos. Mas e se as regras mudassem aleatoriamente enquanto a bola estava a caminho de você? Nesse caso, é quase impossível prever o comportamento futuro dessa bola.

"E, no entanto, essa situação é exatamente com a qual tivemos que lidar, porque a desintegração dos sistemas quânticos é aleatória. Além disso, no reino quântico, a observação apaga a quanticidade, portanto, nossa equipe precisava ser capaz de adivinhar como e quando o sistema iria falhar aleatoriamente.

"Precisávamos efetivamente acertar a bola de tênis que se movia aleatoriamente com os olhos vendados."

A equipe recorreu ao aprendizado de máquina para ajudar a impedir que seus sistemas quânticos - qubits realizados em átomos presos - quebrem.

O que poderia parecer um comportamento aleatório, na verdade, continha informações suficientes para um programa de computador adivinhar como o sistema mudaria no futuro. Ele poderia então prever o futuro sem observação direta, o que, de outra forma, apagaria as características úteis do sistema.

As previsões foram extremamente precisas, permitindo que a equipe use seus palpites preventivamente para compensar as mudanças previstas.

Fazer isso em tempo real permitiu que a equipe evitasse a desintegração do caráter quântico, estendendo a vida útil dos qubits.

"Sabemos que construir tecnologias quânticas reais exigirá grandes avanços em nossa capacidade de controlar e estabilizar qubits - para torná-los úteis em aplicações, "Professor Biercuk disse.

Nossas técnicas se aplicam a qualquer qubit, construído em qualquer tecnologia, incluindo os circuitos supercondutores especiais usados ​​por grandes corporações.

"Estamos entusiasmados com o desenvolvimento de novos recursos que transformam os sistemas quânticos de novidades em tecnologias úteis. O futuro quântico parece cada vez melhor, "Professor Biercuk disse.