Dados digitais são guardados nas vibrações de um tambor quântico

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/04/2024

Os pesquisadores traduziram informações da luz em vibrações da membrana deste minúsculo tambor, que preserva até as propriedades quânticas do dado.
[Imagem: Julian Robinson-Tait]

Memória armazenada como som

Existem inúmeras arquiteturas alternativas de computação, mas você pensaria em guardar um dado digital usando um tambor?

Pois é uma ótima ideia - e com enormes ganhos de velocidade - se for um tambor pequeno o suficiente para que suas vibrações sejam regidas pela mecânica quântica, garantem Mads Kristensen e colegas da Universidade de Copenhague, na Dinamarca.

Kristensen demonstrou como um pequeno "tambor quântico" pode pegar um dado enviado por luz e armazená-lo em suas vibrações sonoras, que são posteriormente usadas para modular de novo a luz e devolver o dado quando ele for necessário.

Essa memória mecânica pouco convencional pode ser a estratégia que abre caminho para uma internet ultrassegura, com velocidades incríveis. E, claro, poderá estar no coração dos computadores quânticos - não é a primeira vez que componentes mecânicos são usados para tirar proveito da mecânica quântica.

É claro que um tambor não vibra para sempre, mas o regime quântico no qual este opera permite que o dado fique guardado de modo confiável por impressionantes 23 milissegundos (23 x 10^-3 segundo)- para comparação, as memórias eletrônicas atuais precisam ser constantemente regravadas a cada poucos nanossegundos (10^-9 segundo).

"A computação e a comunicação quânticas ainda estão em um estágio inicial de desenvolvimento, mas com a memória que obtivemos, pode-se especular que um dia o tambor quântico será usado como uma espécie de RAM quântica, uma espécie de 'memória de trabalho' temporária para informações quânticas, e isso seria inovador," disse Kristensen.

Aparato experimental para teste da memória guardada nas vibrações do tambor.
[Imagem: University of Copenhagen]

Memória quântica

Guardar dados nas vibrações de um tambor não vai parecer tão esquisito se você levar em conta que os computadores atuais fazem tudo usando interruptores, versões miniaturizadas semelhantes ao interruptor que você usa para acender as luzes da sua casa - a diferença é que os transistores, que são interruptores, estão miniaturizados e operam controlados por uma corrente elétrica, e não por um dedo apertando um botão.

Com o tambor quântico tudo é mais rápido porque nem a eletricidade entra no circuito - as informaçõe entram e saem com luz.

Antes do sinal de luz que transporta os dados atingir a membrana do tambor, um laser auxiliar garante que as vibrações naturais da membrana, provenientes das condições ambientais, sejam controladas. Isso estabiliza o diafragma com uma batida de tambor na frequência exata na qual ele vibra melhor - isso é chamado de ressonância.

O tambor torna-se muito sensível ao ressoar com o laser auxiliar, o que, entre outras coisas, permite detectar o sinal armazenado na luz que transporta dados com precisão. Assim que a luz com os dados chega, seu sinal se torna parte das vibrações do tambor, sendo preservado de forma estável na forma de uma memória sonora. Finalmente, quando o dado é necessário, é só usar um laser de leitura disparado no tambor, coletando o dado de volta.

Uma parte essencial da demonstração da equipe é que as vibrações da membrana conseguem preservar o frágil estado quântico, de modo que essa memória sonora inusitada pode ser usada para receber e transmitir dados quânticos sem que eles percam a coerência, ou seja, mantendo os fenômenos quânticos usados na computação, como entrelaçamento e superposição.

"Isso abre grandes perspectivas para o dia em que os computadores quânticos puderem realmente fazer o que esperamos que eles façam. A memória quântica provavelmente será fundamental para enviar informações quânticas à distância. Portanto, o que desenvolvemos é uma peça crucial na própria base para uma internet do futuro com velocidade quântica e segurança quântica," concluiu Kristensen.

Mais tópicos