Uma equipe internacional de cientistas da Austrália, O Japão e os Estados Unidos produziram um protótipo de um processador quântico em grande escala feito de luz laser.

Com base em um projeto de dez anos em construção, o processador tem escalabilidade embutida que permite que o número de componentes quânticos - feitos de luz - seja escalonado para números extremos. A pesquisa foi publicada em Ciência hoje.

Os computadores quânticos prometem soluções rápidas para problemas difíceis, mas para fazer isso eles requerem um grande número de componentes quânticos e devem ser relativamente livres de erros. Os processadores quânticos atuais ainda são pequenos e sujeitos a erros. Este novo design oferece uma solução alternativa, usando luz, alcançar a escala necessária para superar os computadores clássicos em problemas importantes.

"Embora os processadores quânticos de hoje sejam impressionantes, não está claro se os projetos atuais podem ser escalados para tamanhos extremamente grandes, "observa o Dr. Nicolas Menicucci, Investigador-chefe do Centro de Computação Quântica e Tecnologia de Comunicação (CQC2T) da RMIT University em Melbourne, Austrália.

"Nossa abordagem começa com escalabilidade extrema - integrada desde o início - porque o processador, chamado de estado de cluster, é feito de luz. "

Usando a luz como um processador quântico

Um estado de cluster é uma grande coleção de componentes quânticos emaranhados que realizam cálculos quânticos quando medidos de uma maneira particular.

"Para ser útil em problemas do mundo real, um estado de cluster deve ser grande o suficiente e ter a estrutura de emaranhamento correta. Nas duas décadas desde que foram propostas, todas as demonstrações anteriores de estados de cluster falharam em uma ou em ambas as contagens, "diz o Dr. Menicucci." O nosso é o primeiro a ter sucesso em ambos. "

Para tornar o estado do cluster, cristais especialmente projetados convertem a luz laser comum em um tipo de luz quântica chamada luz comprimida, que é então entrelaçado em um estado de cluster por uma rede de espelhos, divisores de feixe e fibras ópticas.

O design da equipe permite um experimento relativamente pequeno para gerar um estado de cluster bidimensional imenso com escalabilidade embutida. Embora os níveis de compressão - uma medida de qualidade - sejam atualmente muito baixos para resolver problemas práticos, o design é compatível com abordagens para atingir níveis de compressão de última geração.

A equipe diz que sua conquista abre novas possibilidades para a computação quântica com luz.

"Nesse trabalho, pela primeira vez em qualquer sistema, criamos um estado de cluster em grande escala, cuja estrutura permite a computação quântica universal. "Diz o Dr. Hidehiro Yonezawa, Investigador Chefe, CQC2T na UNSW Canberra. "Nosso experimento demonstra que esse design é viável - e escalonável."