O mundo quântico é frágil; códigos de correção de erros são necessários para proteger as informações armazenadas em um objeto quântico dos efeitos de deterioração do ruído. Os físicos quânticos em Innsbruck desenvolveram um protocolo para passar informações quânticas entre blocos de construção codificados de forma diferente de um futuro computador quântico, como processadores e memórias. Os cientistas podem usar este protocolo no futuro para construir um barramento de dados para computadores quânticos. Os pesquisadores publicaram seus trabalhos na revista Nature Communications .

Os computadores quânticos do futuro serão capazes de resolver problemas onde os computadores convencionais falham hoje. Ainda estamos longe de qualquer implementação em larga escala, Contudo, porque os sistemas quânticos são muito sensíveis ao ruído ambiental. Embora os sistemas possam ser protegidos contra ruídos, em princípio, pesquisadores foram capazes de construir experimentalmente apenas pequenos protótipos de computadores quânticos.

Uma maneira de reduzir a taxa de erro é codificar as informações quânticas não em uma única partícula quântica, mas em vários objetos quânticos. Esses bits ou qubits quânticos lógicos são mais robustos contra ruído. Nos últimos anos, físicos teóricos desenvolveram uma ampla gama de códigos de correção de erros e os otimizaram para tarefas específicas. Os físicos Hendrik Poulsen Nautrup e Hans Briegel do Instituto de Física Teórica da Universidade de Innsbruck e Nicolai Friis, agora no Instituto de Óptica Quântica e Informação Quântica em Viena, descobriram uma técnica para transferir informações quânticas entre sistemas que são codificados de forma diferente.

Interface entre processador e memória

Semelhante aos computadores clássicos, futuros computadores quânticos podem ser construídos com componentes diferentes. Os cientistas já construíram processadores quânticos de pequena escala e memórias experimentalmente, e eles usaram diferentes protocolos para codificar qubits lógicos:Por exemplo, para processadores quânticos, eles usam os chamados códigos de cores e, para os códigos de superfície das memórias quânticas. "Para os dois sistemas interagirem um com o outro mecanicamente, temos que conectá-los, "diz o estudante de PhD Hendrik Poulsen Nautrup." Nós desenvolvemos um protocolo que nos permite mesclar sistemas quânticos que são codificados de forma diferente. "Os cientistas sugerem modificar localmente elementos específicos dos bits quânticos codificados. Esse processo também é chamado de cirurgia treliça, que é usado para acoplar sistemas como processadores quânticos e memórias. Uma vez que os sistemas são temporariamente "costurados" juntos, as informações quânticas podem ser teletransportadas do processador para a memória e vice-versa. "Semelhante a um barramento de dados em um computador convencional, os cientistas podem usar essa técnica para conectar os componentes de um computador quântico, "explica Poulsen Nautrup.

Este novo esquema é mais um passo em direção à construção de um computador quântico universal e pesquisas para realização experimental estão em andamento. A pesquisa foi realizada no âmbito do programa de doutorado Atoms, Luz, and Molecules oferecido na University of Innsbruck e foi financiado pelo Austrian Science Fund e pela Templeton World Charity Foundation.