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Pedra preciosa pode ser peça que faltava para criação de computadores quânticos

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Pesquisadores da Universidade de St. Andrews, no Reino Unido, deram um passo importante para a fabricação de um computador quântico. Eles usaram uma antiga pedra preciosa da Namíbia, na África, para produzir polaritons de Rydberg — as maiores partículas híbridas de luz e matéria já criadas em laboratório.

Essas partículas feitas de óxido cuproso foram polidas e afinadas até atingirem a largura de um fio de cabelo humano. Depois de imprensadas entre dois espelhos para capturar a luz, os cientista obtiveram um resultado cerca de 100 vezes melhor do que qualquer outro material usado anteriormente.

“Uma das maneiras pelas quais podemos realizar plenamente o potencial dos computadores quânticos é baseando-os na luz e na matéria. Dessa forma, as informações podem ser armazenadas e processadas, mas também podem viajar na velocidade da luz”, explica o professor de física Hamid Ohadi, autor principal do estudo.

Polaritons de Rydberg

Os polaritons de Rydberg mudam continuamente da luz para a matéria e vice-versa. Um simulador quântico, por exemplo, poderia usar bits quânticos ou qubits para armazenar informações em vários valores intermediários — em vez de apenas 1 e 0 como no sistema binário da computação clássica.

Absorção de luz do óxido cuproso (Imagem: Reprodução/University of St. Andrews)
Absorção de luz do óxido cuproso (Imagem: Reprodução/University of St. Andrews)

Com o aproveitamento dessas propriedades, seria possível armazenar uma grande quantidade de dados e realizar vários processos computacionais simultaneamente. Segundo os cientistas os polaritons de Rydberg são como os dois lados de uma moeda, sendo o lado da matéria o que faz com que as partículas interajam entre si.

“Isso é importante, porque as partículas de luz se movem rapidamente, mas não interagem umas com as outras. A matéria é mais lenta, porém, é capaz de interagir. Juntar essas duas habilidades pode ajudar a desbloquear o potencial dos computadores quânticos”, acrescenta Ohadi.

Simuladores quânticos

Essa interação entre luz e matéria é crucial para o desenvolvimentos dos simuladores quânticos, um tipo especial de computador quântico em que as informações são guardadas em forma de qubits. Esses dispositivos permitem lidar com cálculos extremamente complexos que vão muito além dos processadores fabricados atualmente.

Esquema da interação entre luz e matéria (Imagem: Reprodução/University of St. Andrews)
Esquema da interação entre luz e matéria (Imagem: Reprodução/University of St. Andrews)

Com um simulador quântico seria possível por exemplo, criar materiais supercondutores de alta temperatura para serem usados em trens de alta velocidade, fabricar fertilizantes mais seguros e baratos, ou compreender como as proteínas se dobram, facilitando a produção de medicamentos mais eficazes.

“Ter um computador quântico totalmente funcional construído com essa tecnologia ainda está longe, mas agora estamos mais perto do que nunca de poder montar um. Com essa técnica, poderemos explorar todas as fases da matéria usando apenas luz em um processador”, prevê o professor Hamid Ohadi.

Fonte: Canaltech

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