Cientistas suecos propuseram uma arquitetura de “superátomos gigantes” para criar computadores quânticos escaláveis.

Novo modelo teórico combina átomos gigantes e superátomos, reduz a decoerência e facilita o controlo da informação quântica

Investigadores da Universidade de Tecnologia de Chalmers, na Suécia, apresentaram um novo desenho teórico para sistemas quânticos baseado na ideia de gigantes superátomos. A proposta pode tornar-se um passo decisivo para viabilizar computadores quânticos escaláveis, ao enfrentar o desafio da decoerência e tornar mais simples o controlo da informação quântica.

Computadores quânticos prometem transformar áreas como o desenvolvimento de medicamentos e a criptografia, mas o avanço da tecnologia ainda esbarra na perda de informação quando o sistema interage com o ambiente - o fenómeno conhecido como decoerência. “Sistemas quânticos são incrivelmente poderosos, mas também extremamente frágeis. A chave para usá-los é controlar a interação com o ambiente”, explica Lei Du, autor principal do estudo e pós-doutor em tecnologias quânticas aplicadas.

A base do trabalho é a união de duas noções que até então eram tratadas separadamente: átomos gigantes e superátomos. Os átomos gigantes, propostos pela primeira vez há mais de 10 anos, interagem com o ambiente em vários pontos ao mesmo tempo, o que ajuda a preservar a informação quântica. Já os superátomos são formados por vários átomos naturais que partilham um único estado quântico e se comportam como uma única entidade. Ao juntar estas duas ideias, torna-se possível criar estados quânticos complexos - essenciais para comunicação e computação quânticas.

Como os gigantes superátomos podem simplificar a computação quântica

“Um gigante superátomo pode ser imaginado como vários átomos gigantes a trabalhar em conjunto como um todo. Isso permite armazenar e controlar a informação quântica sem a necessidade de esquemas externos complexos”, afirma Lei Du. Segundo os autores, essa arquitetura reduz ao mínimo as perdas de informação e facilita a criação de estados emaranhados, que estão na base de computadores quânticos de alto desempenho.

O estudo também indica que a forma como gigantes superátomos interagem com o ambiente pode ser ajustada conforme o objetivo. Por exemplo, numa configuração, os átomos conseguem transferir estados quânticos entre si sem perdas; noutra, o sistema pode distribuir emaranhamento a distâncias maiores.

A pesquisa abre caminho para sistemas quânticos mais confiáveis e com potencial de escala. O próximo passo, segundo os cientistas, é avançar da teoria para experiências que resultem em sistemas reais, capazes de se integrar a outras tecnologias quânticas. “A nossa pesquisa mostra que esta abordagem pode reduzir a necessidade de equipamento complexo; gigantes superátomos aproximam-nos da aplicação prática das tecnologias quânticas”, acrescenta Anton Frisk Kockum, coautor do estudo.