Uma equipe de pesquisadores do California Institute of Technology descobriu que arranjos de átomos de estrôncio Rydberg são promissores para uso em um computador quântico. Em seu artigo publicado na revista Física da Natureza , os pesquisadores descrevem seu estudo de átomos de Rydberg alcalino-terrosos emaranhados quânticos dispostos em matrizes e o que aprenderam sobre eles. Na mesma edição, Wenhui Li, com a Universidade Nacional de Cingapura, publicou um artigo no News &Views explorando o estado da pesquisa em computação quântica, e descreve o trabalho realizado pela equipe do CIT.

Computadores quânticos capazes de realizar trabalho de computação real ainda não foram realizados, mas o trabalho continua enquanto os cientistas estão confiantes de que a meta será alcançada. E como Li observa, a maioria dos computadores quânticos de demonstração em estágio inicial são baseados em qubits supercondutores ou plataformas de íons presos, embora outros sistemas estejam sendo estudados, também. Um desses sistemas é baseado em átomos neutros nos quais as cargas dos prótons e elétrons se equilibram. Neste novo esforço, os pesquisadores analisaram um tipo de sistema de átomo neutro baseado em átomos de Rydberg (átomos excitados com um ou mais elétrons que também têm um número quântico alto). Para usar esses átomos em um computador quântico, eles devem, claro, estar emaranhados - e deve haver muitos deles, geralmente dispostos em uma matriz.

Em seu trabalho, a equipe do CIT desenvolveu uma maneira de demonstrar o emaranhamento de átomos de Rydberg em matrizes - e como parte do sistema, eles foram capazes de detectar e controlar os qubits de Rydberg com fidelidade sem precedentes. Para alcançar esta façanha, eles começaram percebendo o acoplamento de fótons entre diferentes níveis de qubits de estado fundamental de Rydberg, evitando assim a dispersão. Isso também permitiu a detecção eficiente de estados de Rydberg, melhorando muito a fidelidade da detecção. Os pesquisadores também demonstraram emaranhamento de dois qubit usando potenciais de pinça, também com alta fidelidade.

O resultado mostrou que fidelidades superiores a 0,99 podem ser alcançadas com plataformas de um e dois qubit de átomos de Rydberg de estrôncio agrupados, que, as notas da equipe, é próximo ao obtido com qubits supercondutores ou íons aprisionados. Também mostra que estudar computadores quânticos baseados em átomos neutros é uma opção de pesquisa viável na busca por uma verdadeira solução de computador quântico.

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