Uma equipe de cientistas, liderado pelo Professor Winfried Hensinger na Universidade de Sussex, fizeram um grande avanço no que diz respeito a um dos maiores problemas enfrentados pela computação quântica:como reduzir os efeitos disruptivos do "ruído" ambiental na função altamente sensível de um computador quântico de grande escala.

No mundo real, os desenvolvimentos tecnológicos precisam operar em condições imperfeitas; o que pode ser testado com sucesso em um laboratório altamente controlado pode falhar quando apresentado com fatores ambientais realistas, como as flutuações na voltagem de um componente eletrônico ou campos eletromagnéticos dispersos emitidos por equipamentos eletrônicos do dia-a-dia.

O Grupo de Tecnologia Ion Quantum da Universidade de Sussex conseguiu reduzir drasticamente os efeitos desse "ruído" ambiental que afeta os computadores quânticos de íons presos, relatando suas descobertas em um artigo que tem hoje, Quinta-feira, 1 de novembro de 2018, foi publicado na prestigiosa revista Cartas de revisão física . Isso significa que a equipe está um passo mais perto de construir um computador quântico em grande escala com a capacidade de resolver problemas desafiadores do mundo real.

Computadores quânticos de pequena escala atualmente existentes contêm apenas um punhado de bits quânticos - componentes de computadores quânticos que armazenam informações e podem existir em vários estados, também conhecido como qubits. Como tal, os computadores quânticos atuais são pequenos o suficiente para serem operados em um ambiente altamente controlado dentro de um laboratório especializado. Contudo, tais máquinas não têm o poder de processamento necessário para resolver problemas complexos devido ao número limitado de qubits.

Quando construído, os computadores quânticos de grande escala serão capazes de resolver certos problemas que levariam até mesmo os supercomputadores mais rápidos bilhões de anos para serem calculados. A fim de criar um computador quântico que possa resolver esses problemas, os cientistas precisarão aumentar o número de qubits, o que, por sua vez, aumentará o tamanho do computador quântico. O problema é que quanto mais qubits são adicionados, mais difícil se torna isolar o computador de qualquer "ruído" realista que atrapalhe os processos de computação.

A equipe de Hensinger de físicos da Universidade de Sussex fez uma descoberta da computação quântica que é capaz de mitigar alguns desses problemas. Eles colaboraram com o cientista teórico Dr. Florian Mintert e colegas do Imperial College London, que propôs uma teoria de como alguém poderia ser capaz de resolver esse problema manipulando os estranhos efeitos quânticos em uso dentro de um computador quântico. A teoria permite - fazendo uso das propriedades estranhas da física quântica - a execução de cálculos quânticos de tal forma que as mudanças nos parâmetros operacionais iniciais da máquina não levem a uma mudança substancial no resultado final da computação. Isso, por sua vez, ajuda a isolar o computador quântico dos efeitos do 'ruído' ambiental.

Dr. Sebastian Weidt, cientista sênior do Sussex Ion Quantum Technology Group, explica o significado:"A realização desta técnica pode ter um impacto profundo na capacidade de desenvolver computadores quânticos com armadilhas de íons comerciais, além do uso em um laboratório acadêmico."

A equipe de Sussex começou a trabalhar para ver se eles poderiam realmente implementar essa teoria. Eles usaram sinais de radiofrequência e microondas complicados, capazes de manipular os efeitos quânticos inerentes a átomos carregados individualmente (íons), para demonstrar isso em experimentos práticos. Sua implementação é baseada na tecnologia de microondas, como aquele presente em telefones celulares. Após meses de trabalho intensivo no laboratório, os cientistas de Sussex conseguiram tornar este novo método uma realidade, demonstrando experimentalmente suas capacidades para reduzir substancialmente o efeito de "ruído" em um computador quântico de íon aprisionado.

Prof Hensinger, Chefe do Grupo de Tecnologia Quântica de Íons da Universidade de Sussex - que no ano passado revelou o primeiro projeto de um computador quântico de grande escala - diz:"Com esse avanço, demos mais um passo prático para a construção de computadores quânticos que podem hospedar milhões de qubits . Essas máquinas são capazes de resolver certos problemas que mesmo o supercomputador mais rápido pode levar bilhões de anos para calcular e ser de grande benefício para a humanidade; podem ser capazes de nos ajudar a criar novos produtos farmacêuticos; encontrar novas curas para doenças, como demência; criar ferramentas poderosas para o setor financeiro; ser benéfico para a agricultura, por meio da produção mais eficiente de fertilizantes, entre muitas outras aplicações. Estamos apenas começando a entender o tremendo potencial dessas máquinas. "

O grupo de Hensinger está agora utilizando essa nova técnica ao dar os toques finais em um poderoso protótipo de computador quântico que está atualmente em seu laboratório na Universidade de Sussex.

Hensinger diz:"Agora é hora de traduzir as realizações acadêmicas na construção de máquinas práticas. Estamos em uma posição fantástica para fazer isso em Sussex e minha equipe está trabalhando sem parar para tornar a computação quântica em grande escala uma realidade futura."