Os computadores quânticos prometem o avanço de certas áreas da computação complexa. Um dos obstáculos para o seu desenvolvimento, Contudo, é o fato de que fenômenos quânticos, que ocorrem no nível das partículas atômicas, podem ser severamente afetados pelo "ruído" ambiental de seus arredores. No passado, cientistas tentaram manter a coerência dos sistemas resfriando-os a temperaturas muito baixas, por exemplo, mas os desafios permanecem. Agora, em pesquisa publicada em Nature Communications , cientistas do RIKEN Center for Emergent Matter Science e colaboradores usaram a defasagem para manter a coerência quântica em um sistema de três partículas. Normalmente, defasamento causa decoerência em sistemas quânticos.

Os fenômenos quânticos são geralmente restritos ao nível atômico, mas há casos - como luz laser e supercondutividade - em que a coerência dos fenômenos quânticos permite que eles sejam expressos no nível macroscópico. Isso é importante para o desenvolvimento de computadores quânticos. Contudo, eles também são extremamente sensíveis ao meio ambiente, que destrói a coerência que os torna significativos.

O grupo, liderado por Seigo Tarucha do RIKEN Center for Emergent Matter Science, estabelecer um sistema de três pontos quânticos em que os spins do elétron pudessem ser controlados individualmente com um campo elétrico. Eles começaram com dois spins de elétrons emaranhados em um dos pontos quânticos finais, enquanto mantém o ponto central vazio, e transferiu um desses giros para o ponto central. Eles então trocaram a rotação do ponto central por uma terceira rotação no ponto da outra extremidade usando pulsos elétricos, de modo que o terceiro giro agora estava emaranhado com o primeiro. O emaranhamento foi mais forte do que o esperado, e com base em simulações, os pesquisadores perceberam que o ruído ambiental ao redor do sistema era, paradoxalmente, ajudando o emaranhamento a se formar.

De acordo com Takashi Nakajima, o primeiro autor do estudo, "Descobrimos que isso deriva de um fenômeno conhecido como 'paradoxo quântico de Zeno, 'ou' Paradoxo de Turing, 'o que significa que podemos desacelerar um sistema quântico pelo mero ato de observá-lo com frequência. Isto é interessante, pois leva a ruído ambiental, o que normalmente torna um sistema incoerente, Aqui, tornou o sistema mais coerente. "

Tarucha, o líder da equipe, diz, "Esta é uma descoberta muito empolgante, já que poderia ajudar a acelerar a pesquisa em aumentar a escala de computadores quânticos semicondutores, permitindo-nos resolver problemas científicos que são muito difíceis em sistemas convencionais de computador. "

Nakajima diz, “Outra área que é muito interessante para mim é que uma série de sistemas biológicos, como a fotossíntese, que operam em um ambiente muito barulhento tiram proveito da coerência quântica macroscópica, e é interessante ponderar se um processo semelhante pode estar ocorrendo. "