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Os erros nos computadores quânticos são o grande obstáculo à sua utilização generalizada. Mas, agora, uma equipa de cientistas afirma que, utilizando um átomo de antimónio e a experiência de pensamento do Gato de Schrödinger, poderá ter encontrado uma forma de os impedir.
Os cientistas utilizaram a famosa experiência de pensamento do “Gato de Schrödinger” para encontrar uma forma de resolver o grande problema dos futuros computadores quânticos: a eliminação de erros.
O novo método, revelado esta quarta-feira num estudo publicado na Nature Physics, codifica a informação quântica num átomo de antimónio.
Como explica a Live Science, um átomo de antimónio tem oito estados possíveis, que permitem armazenar os dados de forma mais segura do que num bit quântico (qubit) de dois estados.
Está, assim, dado um passo vital para reduzir a probabilidade de ocorrência de erros nos sistemas quânticos e, quando estes ocorrerem, torná-los mais facilmente detetáveis e corrigíveis – um obstáculo fundamental para o desenvolvimento de computadores quânticos funcionais.
Concebida pela primeira vez pelo físico Erwin Schrödinger em 1925, a sua experiência de pensamento descreve as estranhas regras do mundo quântico.
Schrödinger imaginou um gato dentro de uma caixa com um frasco de veneno dispondo de um mecanismo de abertura controlado pela decomposição radioativa – um processo quântico completamente aleatório.
Até que a caixa seja aberta e o gato observado, as regras da mecânica quântica teorizam que o mítico felino existirá numa sobreposição de estados: ou seja, simultaneamente morto e vivo.
No caso de um qubit, como explica a Live Science, a informação quântica relativa aos estados 0 ou 1 de um computador clássico pode ser codificada nos estados “‘spin up”‘ e “‘spin down”‘ de um átomo.
Se o ruído dentro de um computador quântico fizer com que este spin mude subitamente (como acontece frequentemente), o estado quântico perde-se, produzindo um erro e destruindo a informação nele contida.
Eis que surge o antimónio
Para contornar este problema, os investigadores por detrás do novo estudo incorporaram um átomo de antimónio (que tem oito direções de rotação diferentes), dentro de um chip quântico de silício.
As seis direções de spin adicionais do átomo de antimónio (obtidas pela natureza composta do átomo que adiciona vários spins individuais) significam que, ao contrário de um sistema de dois estados de spin, um único erro passa a não ser suficiente para destruir a informação codificada.
“Como diz o provérbio, um gato tem sete vidas. Um pequeno arranhão não é suficiente para o matar. O nosso ‘gato’ metafórico tem mesmo sete vidas: ou seja, seriam necessários sete erros consecutivos para transformar o ‘0’ num ‘1’!”, disse o coautor do estudo Benjamin Wilhelm, da Universidade de New South Wales (UNSW), na Austrália, em comunicado.
Com este sistema implementado, os investigadores pretendem agora demonstrar um método de deteção e correção de erros no seu chip, um feito que é considerado um “Santo Graal” no campo da computação quântica.
“Se ocorrer um erro, detetamo-lo imediatamente e podemos corrigi-lo antes que se acumulem mais erros”, começou por explicar Andrea Morello, outro autor do estudo, da UNSW, citado pela Live Science.
“Para continuar com a metáfora do ‘Gato de Schrödinger’, é como se víssemos o nosso gato a chegar a casa com um grande arranhão na cara. Está longe de estar morto, mas sabemos que se envolveu numa luta; podemos ir à procura de quem causou a luta, antes que volte a acontecer e o nosso gato sofra mais ferimentos”, concluiu.
