Entenda como pesquisadores conseguiram fazer teletransporte inédito

Cientistas da Universidade de Oxford anunciaram em um artigo publicado em 5 de fevereiro na revista Nature que conseguiram teletransportar partículas entre processadores quânticos distantes um do outro, documentando de forma inédita o teletransporte de partículas quânticas.

As partículas quânticas são menores que o átomo e possuem regras de funcionamento diferente das da matéria em maior escala. Neste mundo infinitamente pequeno, é possível, inclusive, que a luz teletransporte informações, se comportando, quando convém, como um sólido.

Há alguns anos a física e a computação têm trabalhado com supercomputadores quânticos para aproveitar a capacidade das pequenas partículas e fazer o transporte imediato delas, o que pode revolucionar a ciência da informação e transformar a capacidade de processamento de computadores quânticos.

O que foi teletransportado?

Os computadores funcionam com portas lógicas, componentes que manipulam bits para processar informações e realizar operações. Na computação quântica, essas portas podem realizar operações de processamento complexo de forma quase infinita.

O que os pesquisadores da Universidade de Oxford conseguiram fazer foi teletransportar a informação entre portas de sistemas que estavam fisicamente separados, com ambos operando em conjunto para a solução de problemas como se estivessem integrados em um mesmo espaço.

“Ao adaptar cuidadosamente essas interações, podemos executar portas quânticas lógicas — as operações fundamentais da computação quântica — entre qubits alojados em computadores quânticos separados. Essa inovação nos permite efetivamente ‘conectar’ processadores quânticos distintos em um único computador quântico”, explica o físico Dougal Main, líder do estudo.

O avanço envolve a criação de um sistema de computação quântica distribuída, ou seja, a interconexão de processadores quânticos em diferentes locais. A transmissão ocorre por fótons, de forma quase instantânea e sem perda de dados, possibilitando a criação de algoritmos quânticos de forma inédita.

Nesse processo, partículas em duas portas diferentes compartilham um mesmo estado independente da distância. Assim, a informação de um fóton pode ser transferida instantaneamente para outro fóton emaranhado, sem que o original precise percorrer o espaço.

A pesquisa apresenta uma solução para um dos maiores desafios da computação quântica: a escalabilidade. Tradicionalmente, aumentar a capacidade de um computador quântico exigiria juntar milhões de qubits em um único dispositivo, o que se mostra inviável em termos de tamanho e controle das interações. Agora, é possível conectar pequenos módulos quânticos separados no espaço, abrindo caminho para redes quânticas maiores e mais complexas.

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Ondas de luz foram usadas para fazer o teletransporte de dados

Reprodução/ Marek Piwnicki/Pexels

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A física quântica se refere às interações entre partículas que são menores que o átomo

Getty Images

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Louis E. Brus, Moungi Bawendi e Alexey Ekimov foram os vencedores do Prêmio Nobel de Química de 2023 pelos pontos quânticos

Reprodução/Redes sociais

Como funciona um supercomputador quântico?

O conceito é análogo ao funcionamento de supercomputadores, que utilizam múltiplos processadores para realizar tarefas complexas. No caso da computação quântica, a conexão entre os módulos é feita por uma rede fotônica, que utiliza a luz para transportar informações. O processo permite que os módulos sejam atualizados ou modificados sem comprometer o funcionamento da rede como um todo.

Esse tipo de teletransporte não apenas supera a limitação de distância, mas também facilita a comunicação e processamento de dados em redes quânticas distribuídas. Na prática, é como anotar todas as informações de uma enciclopédia em uma única folha de papel e conseguir dobrá-la de forma que seja facilmente transportada e bem legível.

No estudo de Oxford, foram usados dois tipos de tecnologias quânticas: as partículas de luz (fótons) tiveram a capacidade única de transmitir informações por longas distâncias, e íons presos e controlados foram usados para armazenar grandes quantidades de dados.

O uso combinado de fótons e íons presos mostra que sistemas híbridos podem ser eficazes na implementação de redes quânticas. O desafio seguinte para os pesquisadores será melhorar a fidelidade dos processos, tornando a transferência de informações ainda mais precisa e robusta, sem interferências externas.

David Lucas, cientista-chefe do UK Quantum Computing and Simulation Hub, comentou sobre as implicações do estudo: “Nosso experimento demonstra que o processamento de informações quânticas distribuídas é viável com a tecnologia atual. No entanto, aumentar a escala dos computadores quânticos continua sendo um desafio técnico significativo”, afirma.

O que vem pela frente: mais inovação a caminho

À medida que os cientistas avançam, eles buscam soluções para reduzir as taxas de erro nos processos de teletransporte e ampliar a capacidade das redes quânticas. Embora o sistema de Oxford já tenha atingido taxas de fidelidade de 86% na transferência de portas lógicas, o trabalho continua para que as operações quânticas se tornem ainda mais eficientes e os dados não se percam.

Em um futuro próximo, a computação quântica pode se tornar uma ferramenta essencial para resolver problemas complexos em tempo recorde, desde simulações de moléculas até a otimização de processos industriais. O impacto dessa tecnologia pode ser comparável ao que a internet trouxe para o mundo moderno, transformando indústrias inteiras e criando novas oportunidades de desenvolvimento.

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