Cientistas prevêem impossibilidade de se construir um computador quântico

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/08/2005

Computadores quânticos - que armazenarão informações nos chamados bits quânticos ou qubits - podem estar sujeitos a uma limitação fundamental. O alerta é de um grupo de físicos teóricos da Universidade Leiden, Holanda. Se eles estiverem corretos, o computador quântico poderá nunca se tornar uma realidade.

Um computador quântico somente poderá funcionar se a informação existir por um tempo suficiente para que ela seja processada. A chamada coerência dos qubits garante que a informação quântica permaneça intacta. Mas os pesquisadores agora descobriram que a coerência desaparece espontaneamente no decorrer do tempo e, com ela, desaparece também a informação armazenada. Isso representa um entrave crucial para o desenvolvimento dos computadores quânticos.

A computação quântica utiliza o fato de que um sistema mecânico quântico - seja um elétron, um átomo ou mesmo um sistema maior, como um bit quântico supercondutor - pode existir simultaneamente em dois estados. Normalmente, um dos estados desaparece assim que o sistema entra em contato com o mundo exterior. A coerência então desaparece como resultado desse processo de descoerência, e a informação armazeanda no qubit é perdida.

Um qubit - ou bit quântico - consiste de um grande número de partículas, com um decorrente número enorme de possibilidades de que ele seja influenciado pelo ambiente - o que o torna altamente sujeito à decoerência. Jasper van Wezel, Jeroen van den Brink e Jan Zaanen, pesquisadores do Instituto Lorentz, pertencente à Universidade Leiden, centraram suas pesquisas na busca de uma possibilidade de se manter a coerência em um qubit isolado.

Foi com surpresa que eles descobriram que a coerência tende a desaparecer espontaneamente, mesmo sem influências externas. O processo de degradação é ligado à ocorrência de uma quebra espontânea da simetria quântica. Na física clássica, um exemplo equivalente desse processo pode ser encontrado na cristalização espontânea em uma solução. Num determinado momento, forma-se espontaneamente um cristal, quebrando a estrutura do fluido.

De acordo com as previsões dos pesquisadores, a coerência em alguns conceitos de qubits altamente promissores, irá desaparecer em cerca de um segundo. E, quanto menores os qubits, mais rapidamente o processo irá ocorrer.

Agora os cientistas vão tentar testar experimentalmente sua teoria. Se os fenômenos ocorrem conforme previsto, isto poderá representar uma limitação fundamental ao desenvolvimento de qubits e, por decorrência, dos computadores quânticos.

O artigo "An Intrinsic Limit to Quantum Coherence due to Spontaneous Symmetry Breaking" foi publicado no periódico Physical Review Letters.