Com um combinado de $ 1,8 milhões do W.M. Fundação Keck e a Universidade do Arizona, O professor de ciência e engenharia de materiais Pierre Deymier explora a construção de um computador quântico que usa som em vez de partículas quânticas para processar informações.

À medida que as peças do computador ficam mais minúsculas - bilhões de transistores agora são embalados em chips de silício do tamanho de uma unha - o desempenho do silício também diminui, e o material pode superaquecer.

Os engenheiros estão em uma corrida para aperfeiçoar os computadores quânticos, qual loja, transmitem e processam informações de maneiras fundamentalmente diferentes das de seus primos digitais e têm capacidade de computação exponencialmente maior.

Pierre Deymier, um professor de ciência e engenharia de materiais da Universidade do Arizona, recebeu $ 900, 000 doação do W.M. Fundação Keck, correspondido pelo UA, por um total de US $ 1,8 milhão para construir um tipo de computação quântica análogo que pode funcionar tão bem quanto os computadores quânticos existentes e superar problemas que atormentam os protótipos de computação quântica atuais.

Ele é um pioneiro no campo da fonônica, em que cientistas e engenheiros manipulam fônons, quase-partículas que transmitem ondas sonoras e de calor de maneiras não convencionais para fornecer novas formas de energia.

Com seus colaboradores no projeto, professor Pierre Lucas e pesquisador Keith Runge no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da UA, Deymier construirá um protótipo de computador baseado em fônons.

"A computação baseada em Phonon tem o poder de mudar o mundo como o conhecemos, "disse Deymier, o chefe do departamento, "não apenas para fazer computadores mais poderosos, mas para inteligência artificial, criptografia e análise de big data. Por exemplo, um computador fonônico poderia mapear rapidamente todo o genoma de uma pessoa para desenvolver terapias médicas mais direcionadas. "

Salto Quântico no Poder da Computação

Em digital binário, ou regular, Informática, as informações são armazenadas em transistores em "bits" que podem estar em um de dois estados:1 ou 0, semelhante a ligado ou desligado.

Na computação quântica, um bit quântico, ou qubit, pode estar em ambos os estados ao mesmo tempo - uma chamada "superposição" de estados. Qubits múltiplos também podem ser "emaranhados" para formar um todo que não pode ser separado em suas partes. Operar nas informações armazenadas em um qubit é equivalente a operar nas informações armazenadas em todos os qubits emaranhados.

Isso é o que dá à computação quântica uma habilidade matemática muito maior e pode representar a onda do futuro no processamento de informações.

Poucos computadores quânticos em funcionamento existem atualmente. Aqueles que fazem, como o D-Wave, pode fazer cálculos milhões de vezes mais rápido do que os computadores clássicos.

Mas eles têm problemas, em parte porque os qubits são extremamente sensíveis às condições ambientais, como o calor. Para superar essa desvantagem, os pesquisadores devem resfriar os qubits até temperaturas criogênicas. O D-Wave ocupa uma sala inteira para resfriá-lo a temperaturas próximas do zero absoluto na escala Kelvin.

Apresentando o Phi-Bit

Deymier acredita que os fônons, em unidades que ele chamou de "bits de fase" ou "bits phi, "são a resposta.

Ele mostrou que as informações podem ser armazenadas como bits phi em um estado de superposição, como qubits, e que vários bits phi podem ser montados de forma que não possam ser separados - análogo ao emaranhamento de qubit. E phi-bits são menos sensíveis do que qubits a condições externas.

"Posso fazer phi-bits à temperatura ambiente no meu laboratório, " ele disse.

Deymier tem trabalhado com a Tech Launch Arizona, o braço de comercialização da UA, para solicitar várias patentes em torno de uma série de invenções phi-bit, incluindo o próprio computador quântico. "Estamos entusiasmados em trabalhar com Pierre Deymier em mais pedidos de patentes à medida que a pesquisa financiada pela Fundação Keck avança, "disse Bob Sleeper, Gerente de licenciamento TLA para a Faculdade de Engenharia.

O potencial dos bits phi para transformar a capacidade de computação e gerenciar big data parece ilimitado, Deymier disse.

"Vamos supor que você tenha um milhão de bits phi, com cada um tendo um 0 e um 1 em bits de computação convencionais. Isso significa que a quantidade de informação que você pode processar é 2 elevado a 1 milhão - o que pode ser mais do que o número de átomos no universo! "

Ele adicionou, "Acredito que a computação quântica com fonônica será viável, possivelmente nos próximos 10 anos. "