Pela primeira vez, físicos da Universidade de Innsbruck emaranharam dois bits quânticos distribuídos por vários objetos quânticos e transmitiram com sucesso suas propriedades quânticas. Isso representa um marco importante no desenvolvimento de computadores quânticos tolerantes a falhas. Os pesquisadores publicaram seu relatório em Natureza .

Até mesmo os computadores podem calcular mal; pequenos distúrbios alteram as informações armazenadas e corrompem os resultados. Portanto, os computadores usam métodos para corrigir continuamente esses erros. Em computadores quânticos, a vulnerabilidade a erros pode ser reduzida armazenando informações quânticas em mais de uma única partícula quântica. Esses bits quânticos lógicos são menos sensíveis a erros. Nos últimos anos, teóricos desenvolveram muitos códigos de correção de erros diferentes e os otimizaram para diferentes tarefas.

"Os códigos mais promissores na correção de erros quânticos são aqueles definidos em uma rede bidimensional, "explica Thomas Monz, do Departamento de Física Experimental da Universidade de Innsbruck." Isso se deve ao fato de que a estrutura física dos computadores quânticos atuais pode ser muito bem mapeada por meio dessas redes. "Com a ajuda dos códigos, bits quânticos lógicos podem ser distribuídos por vários objetos quânticos. Os físicos quânticos de Innsbruck conseguiram pela primeira vez emaranhar dois bits quânticos codificados dessa maneira. O emaranhamento de dois bits quânticos é um recurso importante dos computadores quânticos, dando-lhes uma vantagem de desempenho sobre os computadores clássicos.

Uma espécie de máquina de costura quântica

Para seu experimento, os físicos usam um computador quântico íon-trap com dez íons. Para esses íons, os bits quânticos lógicos são codificados. Usando uma técnica que os cientistas chamam de 'cirurgia de treliça, 'dois qubits lógicos codificados em uma rede podem ser' costurados '.

"Um novo, qubit maior é criado a partir dos qubits costurados juntos desta forma, "explica Alexander Erhard da equipe de Innsbruck. Por sua vez, um grande qubit lógico pode ser separado em dois qubits lógicos individuais por cirurgia de rede. Em contraste com as operações padrão entre dois qubits lógicos, a cirurgia de rede requer apenas operações ao longo do limite dos qubits codificados, não em toda a sua superfície. "Isso reduz o número de operações necessárias para criar emaranhamento entre dois qubits codificados, "explicam os físicos teóricos Nicolai Friis e Hendrik Poulsen Nautrup.

Tecnologia chave para computadores quânticos tolerantes a falhas

A cirurgia reticulada é considerada uma das técnicas-chave para a operação de futuros computadores quânticos tolerantes a falhas. Usando cirurgia treliça, os físicos liderados por Thomas Monz e Rainer Blatt, junto com os físicos teóricos Hendrik Poulsen Nautrup e Hans Briegel do Departamento de Física Teórica da Universidade de Innsbruck e Nicolai Friis do Instituto de Óptica Quântica e Informação Quântica (IQOQI) da Academia Austríaca de Ciências de Viena, agora demonstraram a geração de emaranhamento entre dois qubits codificados. Esta é a primeira realização experimental de correlações não clássicas entre qubits codificados topologicamente. Além disso, os pesquisadores foram capazes de demonstrar pela primeira vez o teletransporte de estados quânticos entre dois qubits codificados.