Todos aprendemos desde cedo que os computadores trabalham com zeros e uns, também conhecidos como informações binárias. Essa abordagem foi tão bem-sucedida que os computadores agora alimentam tudo, desde máquinas de café a carros autônomos, e é difícil imaginar uma vida sem eles.
Com base nesse sucesso, os computadores quânticos de hoje também são projetados com o processamento de informações binárias em mente. “Os blocos de construção dos computadores quânticos, no entanto, são mais do que apenas zeros e uns”, explica Martin Ringbauer, físico experimental de Innsbruck, na Áustria. "Restringi-los a sistemas binários impede que esses dispositivos atinjam seu verdadeiro potencial".

A equipe liderada por Thomas Monz no Departamento de Física Experimental da Universidade de Innsbruck, agora conseguiu desenvolver um computador quântico que pode realizar cálculos arbitrários com os chamados dígitos quânticos (qubits), liberando assim mais poder computacional com menos partículas quânticas. Seu estudo foi publicado em Nature Physics .

Os sistemas quânticos são diferentes

Embora armazenar informações em zeros e uns não seja a maneira mais eficiente de fazer cálculos, é a maneira mais simples. Simples muitas vezes também significa confiável e robusto, então a informação binária tornou-se o padrão incontestável para computadores clássicos.

No mundo quântico, a situação é bem diferente. No computador quântico de Innsbruck, por exemplo, a informação é armazenada em átomos individuais de cálcio presos. Cada um desses átomos tem naturalmente oito estados diferentes, dos quais normalmente apenas dois são usados ​​para armazenar informações. De fato, quase todos os computadores quânticos existentes têm acesso a mais estados quânticos do que usam para computação.

Uma abordagem natural para hardware e software

Os físicos de Innsbruck desenvolveram agora um computador quântico que pode aproveitar todo o potencial desses átomos, computando com qubits. Ao contrário do caso clássico, usar mais estados não torna o computador menos confiável. “Os sistemas quânticos têm naturalmente mais do que apenas dois estados e mostramos que podemos controlá-los igualmente bem”, diz Thomas Monz.

Por outro lado, muitas das tarefas que precisam de computadores quânticos, como problemas de física, química ou ciência dos materiais, também são naturalmente expressas na linguagem qudit. Reescrevê-los para qubits muitas vezes pode torná-los muito complicados para os computadores quânticos de hoje. “Trabalhar com mais do que zeros e uns é muito natural, não apenas para o computador quântico, mas também para suas aplicações, permitindo desbloquear o verdadeiro potencial dos sistemas quânticos”, explica Martin Ringbauer. + Explorar mais

A computação quântica sem erros se torna real