Pesquisadores do Instituto Niels Bohr, da Universidade de Copenhague, melhoraram drasticamente o tempo de coerência de uma membrana quântica desenvolvida anteriormente. A melhoria expandirá a usabilidade da membrana para uma variedade de propósitos diferentes. Com um tempo de coerência de cem milissegundos, a membrana pode, por exemplo, armazenar informações quânticas sensíveis para processamento posterior em um computador ou rede quântica. O resultado já foi publicado em Nature Communications .
O tambor quântico agora está conectado a uma unidade de leitura

Como primeiro passo, a equipe de pesquisadores combinou a membrana com um circuito de micro-ondas supercondutor, que permite leituras precisas da membrana. Ou seja, tornou-se "plugado", conforme necessário para praticamente qualquer aplicativo. Com esse desenvolvimento, a membrana pode ser conectada a vários outros dispositivos que processam ou transmitem informações quânticas.

Resfriando o sistema de tambor quântico para atingir o estado fundamental quântico

Como a temperatura do ambiente determina o nível de forças aleatórias que perturbam a membrana, é imperativo atingir uma temperatura suficientemente baixa para evitar que o estado quântico de movimento seja lavado. Os pesquisadores conseguem isso por meio de um refrigerador à base de hélio. Com a ajuda do circuito de micro-ondas, eles podem controlar o estado quântico do movimento da membrana. Em seu trabalho recente, os pesquisadores puderam preparar a membrana no estado fundamental quântico, o que significa que seu movimento é dominado por flutuações quânticas. O estado fundamental quântico corresponde a uma temperatura efetiva de 0,00005 graus acima do zero absoluto, que é -273,15 °C.

As aplicações para a membrana quântica conectada são muitas

Pode-se usar uma versão ligeiramente modificada deste sistema que pode sentir as forças dos sinais de microondas e ópticos para construir um transdutor quântico de microondas para óptica. A informação quântica pode ser transportada à temperatura ambiente em fibras ópticas por quilômetros sem perturbações. Por outro lado, a informação é normalmente processada dentro de uma unidade de resfriamento, capaz de atingir temperaturas suficientemente baixas para que circuitos supercondutores como a membrana funcionem. Conectar esses dois sistemas - circuitos supercondutores a fibras ópticas - poderia, portanto, permitir a construção de uma internet quântica:vários computadores quânticos ligados por fibras ópticas. Nenhum computador tem espaço infinito, então a possibilidade de distribuir recursos computacionais para computadores quânticos conectados aumentaria muito a capacidade de resolver problemas complicados.

A gravidade - não bem compreendida na mecânica quântica, mas crucial - agora pode ser explorada

O papel da gravidade no regime quântico é uma questão fundamental ainda sem resposta na física. Este é mais um local onde o alto tempo de coerência das membranas aqui demonstrado pode ser aplicado para estudo. Uma hipótese nesta área é que a gravidade tem o potencial de destruir alguns estados quânticos com o tempo. Com um dispositivo do tamanho da membrana, tais hipóteses poderão ser testadas no futuro. + Explorar mais

Manipulando os estados escuros de circuitos supercondutores em um guia de ondas de microondas