Os físicos desenvolveram um "cronômetro quântico" - um método que armazena o tempo (na forma de estados de relógios quânticos) em uma memória quântica. Ao fazer isso, o método evita o acúmulo de erros que costuma ocorrer ao medir a duração de uma sequência de eventos. Desta maneira, o cronômetro quântico aumenta a precisão da medição do tempo no nível quântico, que é essencial para aplicativos como GPS, pesquisa astronômica, e computação distribuída.

Os físicos, Yuxiang Yang, Giulio Chiribella, e Masahito Hayashi, das universidades de Hong Kong, Oxford, e Nagoya, publicaram um artigo sobre a técnica do cronômetro quântico em uma edição recente da Anais da Royal Society A .

Como os físicos explicam em seu artigo, quando se trata de fazer medições de tempo altamente precisas, alguns relógios são melhores do que outros por razões tecnológicas. Mas todos os relógios - não importa quão bem construídos - estão sujeitos a um limite quântico fundamental que tem suas raízes no princípio da incerteza de Heisenberg. Devido a este limite quântico, relógios maiores têm erros de medição menores, mas nenhum relógio pode ser tão grande que esteja completamente livre de erros.

Como resultado deste limite, quando um ou mais relógios fazem várias medições de tempo - por exemplo, ao medir a duração total de uma sequência de eventos - os erros se acumulam. Isso leva a uma imprecisão que cresce linearmente com o número de medições.

O método do cronômetro quântico resolve esse problema transferindo os estados dos relógios (normalmente consistindo em muitos átomos ou íons idênticos) para a memória de um computador quântico. O computador então processa todos os dados e determina a duração do intervalo de tempo usando apenas uma única medição. Como resultado, o único erro é o erro devido à medição de um relógio.

"O cronômetro quântico apresenta um novo maneira mais precisa de processar informações de tempo, "Chiribella disse Phys.org . "Antes, a maioria das pessoas pensava que a única aplicação dos relógios quânticos era fornecer dados precisos, informações clássicas sobre o tempo. O relógio era quântico, mas a saída era informação puramente clássica, que pode ser armazenado na memória de um computador clássico. Com o cronômetro, entendemos que manter as informações de tempo em uma forma quântica pode reduzir muito os erros. A moral é:quando queremos combinar diferentes informações de tempo, é melhor que essa informação seja quântica. "

Um dos desafios dessa ideia é que armazenar grandes quantidades de informações em uma memória quântica é muito difícil, o que leva à questão de quanta memória é necessária para armazenar o tempo. Em seu jornal, os físicos derivam um "limite de memória quântica" que determina o número mínimo de qubits exigidos pela memória para armazenar os estados do relógio com uma certa precisão.

Geral, os físicos esperam que, mostrando que os computadores quânticos podem ser usados ​​para aumentar a precisão das medições de tempo, o cronômetro quântico fornecerá motivação adicional para o desenvolvimento de computadores quânticos. Eles esperam que um dos maiores desafios para realizar experimentalmente o método do cronômetro quântico será codificar e decodificar os estados com alta precisão. Após mais melhorias, o método do cronômetro quântico pode ter uma variedade de novas aplicações.

"Uma área de aplicação interessante é o desenvolvimento de redes de relógios quânticos, "Disse Chiribella." Imagine que vários relógios quânticos estão posicionados em diferentes posições no espaço, e podem se comunicar uns com os outros por meio de links de comunicação quântica. Ao transferir informações de um relógio para outro, podemos melhorar muito a precisão das medições de tempo na rede. Por exemplo, podemos medir a frequência média do tique-taque dos relógios com uma precisão que não seria possível se os relógios não estivessem conectados entre si. A longo prazo, essas aplicações podem levar a uma tecnologia GPS aprimorada por quantum, que poderia localizar objetos com uma precisão além da precisão de nossos dispositivos GPS atuais. "

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