As tecnologias quânticas de hoje são definidas para revolucionar o processamento de informações, comunicações, e tecnologia de sensores nas próximas décadas. Os blocos de construção básicos dos futuros processadores quânticos são, por exemplo, átomos, circuitos eletrônicos quânticos supercondutores, cristais de rotação em diamantes, e fótons. Nos últimos anos, tornou-se claro que nenhum desses blocos de construção quânticos é capaz de atender a todos os requisitos, como receber e armazenar sinais quânticos, processando e transmitindo-os.

Um grupo de pesquisa liderado pelos professores József Fortágh, Reinhold Kleiner e Dieter Kölle, do Instituto de Física da Universidade de Tübingen, conseguiram ligar átomos armazenados magneticamente em um chip com um ressonador de micro-ondas supercondutor. A ligação desses dois blocos de construção é um passo significativo para a construção de um sistema quântico híbrido de átomos e supercondutores que permitirá o desenvolvimento de processadores quânticos e redes quânticas. O estudo foi publicado no último Nature Communications .

Os estados quânticos permitem algoritmos especialmente eficientes que ultrapassam em muito as opções convencionais até o momento. Os protocolos de comunicação quântica permitem, em princípio, troca de dados inquebrável. Os sensores quânticos fornecem os dados de medição física mais precisos. “Para aplicar essas novas tecnologias na vida cotidiana, temos que desenvolver componentes de hardware fundamentalmente novos, "Fortágh diz. Em vez dos sinais convencionais usados ​​na tecnologia de hoje - bits - que só podem ser um ou zero, o novo hardware terá que processar estados quânticos emaranhados muito mais complexos.

"Só podemos atingir a funcionalidade total por meio da combinação de diferentes blocos de construção quânticos, "Fortágh explica. Desta forma, cálculos rápidos podem ser feitos usando circuitos supercondutores; no entanto, o armazenamento só é possível em escalas de tempo muito curtas. Átomos neutros pairando sobre a superfície de um chip, devido à sua baixa resistência para interações com seu ambiente, são ideais para armazenamento quântico, e como emissores de fótons para transmissão de sinais. Por esta razão, os pesquisadores conectaram dois componentes para fazer um híbrido em seu estudo mais recente. O sistema quântico híbrido combina os menores blocos de construção eletrônicos quânticos da natureza - átomos - com circuitos artificiais - os ressonadores de microondas supercondutores. "Usamos a funcionalidade e as vantagens de ambos os componentes, "diz o principal autor do estudo, Dra. Helge Hattermann, "A combinação dos dois sistemas quânticos desiguais pode nos permitir criar um processador quântico real com redes quânticas supercondutoras, armazenamento quântico atômico, e qubits fotônicos ”. Qubits são - análogos aos bits na computação convencional - a menor unidade de sinais quânticos.

O novo sistema híbrido para futuros processadores quânticos e suas redes forma um paralelo com a tecnologia de hoje, que também é um híbrido, como uma olhada no seu hardware de computador mostra:Os cálculos são feitos por circuitos microeletrônicos; as informações são armazenadas em mídia magnética, e os dados são transportados por cabos de fibra ótica via internet. "Os computadores quânticos do futuro e suas redes irão operar nesta analogia - exigindo uma abordagem híbrida e pesquisa e desenvolvimento interdisciplinar para funcionalidade total, "Fortágh diz.