Notícias do Espaço

Nos últimos anos, progressos consideráveis têm sido feitos para desenvolver um computador quântico, que tem a promessa de resolver problemas de um modo muito mais eficiente do que um computador clássico.

Os físicos são agora capazes de criar os alicerces básicos, os bits quânticos (qubits) em laboratório, controlá-los e usá-los para computação simples. Para aplicações práticas, uma classe particular de computadores quânticos, os chamados computadores quânticos adiabáticos, têm gerado recentemente um grande interesse entre investigadores e industria. É desenhado para resolver problemas de optimização do mundo real que computadores convencionais não são capazes de resolver.

Todas as aproximações à computação quântica adiabática enfrentam o mesmo desafio: o problema está codificado na interacção entre qubits; para codificar um problema genérico, é necesssária uma conectividade de todos-para-todos, mas a localização física dos quantum bits limita as interacções disponíveis.

'A linguagem de programação destes sistemas é a interacção individual entre cada qubit físico. A possível entrada de dados é determinada pelo hardware. Isto significa que todas estas aproximações enfrentam um desafio fundamental quando tentam criar um completo e programável computador quântico,' explica Wolfgang Lechber do Instituto para a Óptica Quântica e Informação Quântica (IQOQI) na Academia de Ciência Austríaca de Innsbruck.

Computador quântico completamente programável
Os Físicos Teoréticos Wolfang Lechner, Philipp Hauke e Peter Zoller têm agora uma proposta para uma nova abordagem. O trio, que trabalha na Universidade de Innsbruck e da IQOQI, sugerem contornar os desafios ao separar os qubits lógicos da implementação física. Cada qubit físico corresponde a um par de qubits lógicos e podem ser ajustados por campos locais.

Estes podem ser campos eléctricos quando lidam contra átomos e ions de campos magnéticos em qubits supercondutores. 'Qualquer problema de optimização genérica pode ser programado através dos campos,' explica o co-autor Philipp Hauke do Instituto para Física Teorética da Universidade de Innsbruck, Áustria.

'Ao usar esta abordagem, não estaremos somente a evitar as limitações impostas pelo hardware, mas fazer igualmente a implementação tecnológica em escala.'

Integrada tolerâncias a falhas
Devido ao numero crescente de graus de liberdade, que podem levar a soluções não-físicas, os físicos organizam os qubits de modo a quatro qubits fisicos interajam localmente.

'Desta maneira garantimos que só soluções fisícas serão possíveis,' explica Wolfgang Lechner. A solução do problema está codificada redundantemente em qubits. 'Com esta redundância o nosso modelo terá também uma alta tolerância à falha,' diz Lechner.

A nova arquitectura pode ser feita em várias plataformas, desde circuitos de supercondutores a gases ultra frios em grades ópticas. 'A nossa abordagem permite a aplicação de tecnologias que não têm sido adequadas à optimização quântica adiabática até agora,' diz o físico. Lechner, Hauke and Zoller introduziram este novo modelo no Jornal Science Advances. À comunidade cientifica também expressaram grande interessa no novo modelo. Peter Zoller está convencido:

'O passo de calculadoras mecânicas a computadores completamente funcionais, começaram a era da tecnologia de informação à 80 anos atrás. Hoje estamos perto da idade da informação quântica.'

A patente para a arquitectura de um novo computador quântico foi submetido este ano. Os cientistas são financeiramente suportados pela Austrian Science Fund (FWF) e a European Research Council (ERC), entre outros.