p Um grupo internacional de pesquisadores, incluindo o físico da UvA Michael Walter, desenvolveram novos métodos para criar estados de entrada interessantes para cálculos e simulações quânticas. Os novos métodos podem ser usados ​​para simular certos sistemas eletrônicos com uma precisão arbitrariamente alta. Os resultados foram publicados no principal jornal Revisão Física X esta semana. p Quando pensamos em informação, muitas vezes pensamos em bits de computador clássicos:dispositivos que podem armazenar um '0' ou um '1' e que podem ser manipulados para fazer cálculos. Recentemente, Contudo, os físicos estão se tornando cada vez mais interessados ​​na teoria da informação quântica, onde as unidades básicas de informação são bits quânticos, ou qubits para breve. Qubits - minúsculos elétrons girando, por exemplo, têm duas propriedades que os tornam ainda mais interessantes do que suas contrapartes clássicas. Em primeiro lugar, eles não precisam estar exatamente no estado '0' ou '1' (girando no sentido horário ou anti-horário, por exemplo), mas podem estar em superposições mais complicadas, algo como "ter 30% de probabilidade de girar no sentido horário e 70% de girar no sentido anti-horário". Além disso, qubits podem compartilhar informações entre si:as probabilidades de um qubit podem depender das probabilidades de outro qubit (em linguagem de física, os qubits estão emaranhados).

p Simulando física quântica

p Juntos, essas duas propriedades tornam a informação quântica muito mais flexível e potencialmente muito mais poderosa do que a informação clássica. Computadores quânticos, por exemplo, podemos fazer cálculos que não sabemos como executar usando computadores comuns, mesmo que tivéssemos bilhões de anos de tempo de computação - o famoso exemplo sendo a quebra de código por meio da fatoração de números primos de grandes números. Mas os computadores quânticos não são úteis apenas para resolver problemas matemáticos; eles também podem ser muito úteis para os físicos. Simulando sistemas quânticos, por exemplo, é bastante elaborado em um computador comum. Por sua própria natureza, futuros computadores quânticos serão muito mais bem equipados para fazer tais simulações.

p O progresso recente na compreensão da física da informação quântica levou a novos métodos para simular a física quântica, tanto em computadores clássicos existentes quanto em futuros computadores quânticos. Crucial para esses desenvolvimentos são os procedimentos operacionais para preparar estados quânticos interessantes que poderiam servir como entrada para esses cálculos e simulações. Um objetivo particularmente interessante é, por exemplo, para descrever as propriedades físicas dos sistemas de elétrons. As propriedades eletrônicas são importantes para a química e para a ciência dos materiais, mas essas propriedades tornaram-se muito difíceis de calcular usando métodos tradicionais.

p Um grupo internacional de pesquisadores já fez progressos significativos nesta questão. Entre eles está o físico da UvA, Michael Walter, atualmente é professor assistente no instituto QuSoft em Amsterdã, e ex-pesquisador de pós-doutorado em Stanford, onde grande parte de seu trabalho foi realizado.

p Walter e seus colegas se basearam em percepções da física de muitos corpos, ciência da informação quântica, e processamento de sinal para derivar novos procedimentos de preparação para vários estados quânticos não triviais. Os resultados assumem a forma de "circuitos quânticos", que são sequências de operações físicas que preparam um estado de interesse a partir de um simples estado inicial. O artigo, em particular, considera uma classe de estados metálicos cuja abordagem é difícil devido ao seu alto grau de emaranhamento quântico. Por meio de seus métodos, os pesquisadores já conseguiram dar procedimentos de preparação para esses estados.

p Os novos resultados, que foram publicados em Revisão Física X esta semana, são dignos de nota porque os métodos não apenas parecem funcionar; os autores podem provar matematicamente que devem funcionar. Os resultados constituem um trampolim para futuras computações quânticas:as técnicas do artigo irão plausivelmente servir como um elemento-chave no tratamento de estados eletrônicos mais complexos que incluem os efeitos das interações eletrônicas.