Porta lgica com ftons faz computao quntica ordens de magnitude mais eficiente

Eletrnica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 06/07/2021

Porta quntica determinstica

Uma equipe da Universidade de Washington, nos EUA, pode ter encontrado a pea que estava faltando no quebra-cabeas da computao quntica ptica, uma abordagem dessa tecnologia que usa a luz para fazer os clculos.

Zihao Chen e seus colegas construram uma porta lgica de dois qubits que, alm de altssima fidelidade (97%), determinstica, e no probabilstica, como virtualmente tudo no reino da fsica quntica.

Enquanto os qubits baseados em tomos e eltrons sofrem com os problemas de interferncia, que levam decoerncia (perda de dados), os qubits baseados em ftons sofrem do problema oposto: Eles virtualmente no reagem com nada, nem mesmo uns com os outros, o que inviabiliza a realizao dos clculos – ftons so bons para transmitir dados, mas no para armazen-los.

H menos de uma dcada, cientistas que trabalhavam nesse problema descobriram que, mesmo que no estivessem entrelaados ao entrar em uma porta lgica, o mero ato de medir os dois ftons quando eles saam fazia com que ambos se comportassem como se estivessem entrelaados. Foi uma descoberta significativa – e surpreendente – mas apenas um par a cada milho de ftons realmente se torna entrelaado, o que no bom o suficiente para se construir um processador quntico.

O que Chen e seus colegas descobriram agora essencialmente um novo tipo de luz – uma nova classe de estado quntico de um fton -, no qual os ftons se tornam entrelaados tanto no espao quanto na frequncia. A equipe chamou este fenmeno de dmero fotnico.

A equipe j est testando suas portas lgicas integradas em pastilhas semicondutoras.
[Imagem: Jung-Tsung Shen]

Porta lgica de luz

Quando um nico fton entra na porta lgica, nada de notvel acontece – ele entra e sai. Mas quando dois ftons entram, formam-se os dmeros fotnicos, que ento podem ser facilmente manipulados para fazer os clculos fundamentais que as portas lgicas fazem, como operaes OR, AND etc.

A equipe criou uma forma especfica de porta controlada por fase, chamada porta controlada Z, cuja principal funo fazer com que os dois ftons que saem estejam no estado inverso, ou negativo, dos ftons que entram. “Nos circuitos clssicos, no h sinal de menos. Mas, na computao quntica, o sinal de menos existe e crucial,” explicou o professor Jung-Tsung Shen.

apenas uma primeira porta lgica quntica baseada em ftons, mas no h impedimentos vista construo dos outros blocos fundamentais de clculo, o que permite ver o feito da equipe como um passo promissor para que a computao quntica se livre das interferncias e perdas de dado dos qubits de matria e ainda d um salto em termos de eficincia ao se basear unicamente na luz.

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