Armadilha de átomos feita de luz poderá viabilizar computador quântico

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/04/2005

Armadilhas de átomos

Cientistas da Universidade de Ohio, Estados Unidos, construíram um pequeno chip que demonstra uma forma prática de manipular átomos para a construção de um computador quântico. Os computadores quânticos deverão ser infinitamente mais poderosos do que os computadores atuais.

Embora já conheçam bem as leis da mecânica quântica, os cientistas ainda não sabem exatamente qual será a maneira mais prática de tirar proveito dessas propriedades dos átomos para a construção de computadores. Uma das estratégias envolve o "encaixotamento" de átomos, de forma que um laser possa ler os dados armazenados em cada um dos seus estados quânticos.

Foi utilizando esse enfoque que os cientistas Greg Lafyatis e Katharina Christandl construíram um chip de silício com uma superfície formada por feixes de raios laser. A superfície funciona como um conjunto de minúsculas armadilhas, cada uma das quais pode reter um único átomo.

Caixa de ovos de luz

O aparato pode ser comparado a uma caixa de ovos, onde cada "ovo" seria, na verdade, um átomo individual. A informação armazenada nos estados quânticos de cada um dos átomos poderia então ser lida, da mesma forma que se lê um CD atual.

Chamada de grade ótica, a estrutura tipo caixa de ovos é formada onde dois raios de laser se cruzam, no interior da cobertura transparente do chip. Os feixes interferem uns com os outros, criando uma rede de picos e vales.

Por enquanto, a "caixa de ovos atômica" permanece vazia. Os cientistas estão utilizando uma nuvem de átomos de rubídio do tamanho de uma ervilha, cuidadosamente manipulada com o auxílio de campos magnéticos. Agora eles querem desenvolver o aparato de "escrita", que consistirá na capacidade de colocar átomos individuais em vazios específicos do chip.

Grades ópticas

Outros pesquisadores já criaram grades ópticas - também conhecidas como armadilhas de átomos -, mas com designs problemáticos, o que as torna de uso difícil na prática. Uma grade óptica já apresentada, por exemplo, aprisiona átomos em um cubo multi-camadas flutuando livremente no espaço. Mas manipular átomos no centro do cubo é uma tarefa muito difícil.

A nova grade, descrita em um artigo no periódico Physical Review A, tem um projeto mais prático, com uma única camada de átomos posicionada sobre um chip de vidro. Cada átomo poderá ser manipulado diretamente com um único feixe de laser.

Ninguém espera que um computador quântico esteja disponível para venda em pouco tempo. Apenas para se ter uma idéia da tarefa, a nuvem de rubídio utilizada possui bilhões de átomos. Segundo os cientistas, apenas para conseguir colocar átomos individuais, capturados dentre esses bilhões, em um ponto definido da sua grade óptica, eles precisarão ainda de cerca de dois anos de pesquisas.

Mas o potencial é enorme. "Em princípio, computadores quânticos necessitarão de apenas 10.000 qubits para superar os supercomputadores atuais, que possuem bilhões e bilhões de bits," afirma Lafyatis.