Computador quântico híbrido poderá utilizar átomo artificial

Redação do Site Inovação Tecnológica - 21/02/2007

Utilizando átomos artificiais aprisionados no interior de um chip, físicos da Universidade de Yale, Estados Unidos, criaram um novo dispositivo que poderá ser um passo importante para a construção dos computadores quânticos.

Átomos artificiais

Átomos artificiais não são exatamente átomos, mas aglomerados deles - nesta experiência, o aglomerado que funcionou como se fosse um único átomo tem na verdade cerca de um bilhão de átomos de alumínio, aprisionados em uma cavidade.

Embora a teoria quântica se aplique a processos que acontecem na escala de átomos e moléculas individuais, a construção de átomos artificiais - em dimensões nos quais eles são quase visíveis a olho nu - permitiu que os cientistas construíssem um circuito que armazena fótons individuais de microondas. As microondas são utilizadas como fonte de energia no experimento.

"Macro-átomo"

Além dos circuitos eletrônicos, as microondas interagem com uma grande variedade de sistemas físicos, incluindo spins atômicos, moléculas e até mesmo núcleos atômicos. Fótons individuais de microondas podem funcionar como uma ponte entre esses sistemas quânticos naturais e os circuitos eletrônicos, resultando em um processador híbrido capaz de processar informações quânticas.

Utilizando esse "macro-átomo", os cientistas conseguiram detectar a natureza de partícula de cada fóton de microondas disparado contra ele. É mais ou menos como se os pesquisadores tivessem trazido a mecânica quântica para a macroescala. Com isto eles esperam utilizar os comportamentos muito estranhos do mundo quântico para construir novos tipos de computadores, muito mais potentes do que os atuais.

"A radiação de um forno de microondas ou dos telefones celulares não parece ter muito em comum com a luz, mas como seu equivalente visível, as microondas são feitas de fótons individuais," explica o Dr. Robert Schoelkopf. "Um fóton individual de microondas é extremamente grande, tendo mais de um centímetro de comprimento, e mesmo assim tem 100 vezes menos energia do que um fóton visível. Ao contrário de uma câmera, que absorve a luz que detecta, nosso medidor preserva os fótons para uso futuro."

Fótons de microondas

O experimento permite que os átomos artificiais sejam lidos diretamente, eliminando as intercomunicações necessárias em outras abordagens que também buscam a construção de computadores quânticos. Essa comunicação direta elimina uma importante fonte de erros no tratamento dos qubits - os bits dos futuros computadores quânticos.

Os resultados demonstram que os fótons de microondas são partículas porque o sistema dá uma resposta representando um número discreto de interações das microondas com o átomo artificial.

Agora os cientistas vão tentar conectar múltiplos átomos artificiais, utilizando os enormes fótons de microondas para transferir informações entre eles.

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