Um dos recursos essenciais necessários para a realização de um computador quântico é o emaranhamento quântico. Uma equipe de físicos da Universidade de Viena e da Academia Austríaca de Ciências (ÖAW) apresenta uma nova técnica para detectar emaranhamento mesmo em sistemas quânticos de grande escala com eficiência sem precedentes. Isso traz os cientistas um passo mais perto da implementação de computação quântica confiável. Os novos resultados são de relevância direta para as futuras gerações de dispositivos quânticos e estão publicados na edição atual da revista. Física da Natureza .

A computação quântica tem chamado a atenção de muitos cientistas por causa de seu potencial para superar as capacidades dos computadores padrão para certas tarefas. Para a realização de um computador quântico, uma das características mais essenciais é o emaranhamento quântico. Isso descreve um efeito no qual várias partículas quânticas estão interconectadas de uma maneira complexa. Se uma das partículas emaranhadas é influenciada por uma medição externa, o estado da outra partícula emaranhada também muda, não importa o quão distantes eles possam estar um do outro. Muitos cientistas estão desenvolvendo novas técnicas para verificar a presença desse recurso quântico essencial em sistemas quânticos. Métodos eficientes foram testados para sistemas contendo apenas alguns qubits, as unidades básicas de informação quântica. Contudo, a implementação física de um computador quântico envolveria sistemas quânticos muito maiores. Ainda, com métodos convencionais, verificar o emaranhamento em grandes sistemas torna-se desafiador e demorado, uma vez que muitas execuções experimentais repetidas são necessárias.

Com base em um esquema teórico recente, uma equipe de físicos experimentais e teóricos da Universidade de Viena e da ÖAW liderada por Philip Walther e Borivoje Dakić, junto com colegas da Universidade de Belgrado, demonstrou com sucesso que a verificação de emaranhamento pode ser realizada de uma forma surpreendentemente eficiente e em um tempo muito curto, tornando assim esta tarefa aplicável também a sistemas quânticos de grande escala. Para testar seu novo método, eles produziram experimentalmente um sistema quântico composto por seis fótons emaranhados. Os resultados mostram que apenas algumas execuções experimentais são suficientes para confirmar a presença de emaranhamento com confiança extremamente alta, até 99,99 por cento.

O método verificado pode ser entendido de uma forma bastante simples. Depois que um sistema quântico foi gerado no laboratório, os cientistas escolhem cuidadosamente medições quânticas específicas que são então aplicadas ao sistema. Os resultados dessas medições levam a confirmar ou negar a presença de emaranhamento. "É de alguma forma semelhante a fazer certas perguntas sim-não ao sistema quântico e anotar as respostas dadas. Quanto mais respostas positivas forem dadas, quanto maior a probabilidade de que o sistema exiba emaranhamento, "diz Valeria Saggio, primeiro autor da publicação em Física da Natureza . Surpreendentemente, a quantidade de perguntas e respostas necessárias é extremamente baixa. A nova técnica mostra-se ordens de magnitude mais eficiente em comparação aos métodos convencionais.

Além disso, em certos casos, o número de perguntas necessárias é independente do tamanho do sistema, confirmando assim o poder do novo método para futuros experimentos quânticos.

Embora a implementação física de um computador quântico ainda enfrente vários desafios, novos avanços, como verificação de emaranhamento eficiente, podem levar o campo um passo à frente, contribuindo assim para o progresso das tecnologias quânticas.