Luz l informao quntica guardada em nuvem de 100.000 qubits

Informtica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 16/02/2021

Nuvem quntica

Pesquisadores descobriram uma maneira de usar a luz e um nico eltron para se comunicar com uma nuvem de bits qunticos – e no exatamente com a nuvem toda, mas com cada qubit individualmente.

Daniel Jackson e seus colegas da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, comparam o feito a jogar uma “agulha” de informao quntica altamente frgil em um “palheiro” de 100.000 ncleos e ento encontr-la sem nenhum esforo.

Usando lasers para controlar um nico eltron, a equipe usou esse eltron para controlar o comportamento do “palheiro” inteiro de qubits, tornando mais fcil encontrar a agulha. Eles detectaram a informao com uma preciso de 1,9 partes por milho, o que bom o suficiente para detectar um nico bit quntico nesse grande conjunto.

A tcnica permite enviar informaes qunticas altamente frgeis por meio de luz a um sistema de ncleos atmicos, para que essas informaes sejam armazenadas, e ento recuper-las com o mnimo de perturbao aos demais qubits, um passo importante para o desenvolvimento de uma internet quntica baseada em fontes de luz.

Redes qunticas

Canais de luz que transmitem informaes so candidatos promissores para colocar os computadores qunticos em rede e criar a to sonhada internet quntica. E, atualmente, uma das melhores ferramentas para isso so os pontos qunticos semicondutores, minsculos cristais que so essencialmente tomos artificiais.

Contudo, h uma pedra no caminho: Para viabilizar uma rede quntica preciso armazenar as informaes temporariamente ao longo da rede.

disso que se trata a demonstrao feita agora: Usando a luz de um laser, os pesquisadores se comunicaram com um eltron, que ento se comunica com os spins, ou momento angular, dos ncleos atmicos. E esses ncleos podem ficar em “palheiros qunticos” aos milhares ou milhes.

Estrutura do leitor de qubits na “nuvem quntica”.
[Imagem: Daniel M. Jackson et al. – 10.1038/s41567-020-01161-4]

Pastoreando qubits

Quando o laser usado para ler o dado do eltron, o conjunto catico de spins comea a esfriar e se aglomerar em torno do eltron.

“Se imaginarmos nossa nuvem de spins como um rebanho de 100.000 ovelhas movendo-se aleatoriamente, uma ovelha mudando de direo repentinamente difcil de ver. Mas se todo o rebanho est se movendo como uma onda bem definida, ento uma nica ovelha mudando de direo torna-se altamente perceptvel,” explicou o professor Mete Atature.

Em outras palavras, a injeo de uma onda de spin composta de uma nica inverso de spin nuclear no conjunto torna mais fcil detectar um nico spin nuclear entre 100.000 outros spins nucleares.

“Tendo dominado esse controle e a capacidade de deteco neste grande conjunto de ncleos, nosso prximo passo ser demonstrar o armazenamento e a recuperao de um bit quntico arbitrrio do registrador,” disse Daniel Jackson.

“Esta etapa completar uma memria quntica conectada luz – um importante bloco de construo no caminho para a realizao da internet quntica,” completou seu colega Dorian Gangloff.

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