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Investigadores do Grande Colisor de Hadrões descobriram que top quarks exibem uma propriedade conhecida como “magia“, que pode fazer avançar a computação quântica.
Uma dupla de investigadores gémeos descobriu que quando o Grande Colisor de Hadrões (LHC) produz top quarks — as partículas fundamentais mais pesadas que se conhecem — cria regularmente uma propriedade conhecida como “magia”.
Esta propriedade é uma medida que descreve a dificuldade de um sistema quântico ser calculado por um computador não quântico, explica o SciTechDaily.
O estudo, conduzido por professores gémeos, mostra que o nível desta magia nos top quarks pode informar a necessidade de computadores quânticos em simulações.
O estudo, cujos resultados foram apresentados num artigo publicado na Physical Review D, tem implicações para o progresso da computação quântica.
Computação quântica e o LHC
“Quanto maior for a magia, mais precisamos de computadores quânticos para descrever o comportamento”, explica Martin White, professor da Universidade de Adelaide, que co-liderou o estudo com o seu irmão gémeo, Chris White, físico da Universidade Queen Mary de Londres.
“O estudo das propriedades mágicas dos sistemas quânticos permite obter informações significativas sobre o desenvolvimento e as potenciais utilizações dos computadores quânticos”, diz Martin White.
O LHC, no CERN, é o maior e mais potente acelerador de partículas do mundo, consistindo num anel de 27 quilómetros de ímanes supercondutores com várias estruturas de aceleração através das quais dois feixes de partículas de alta energia viajam a uma velocidade próxima da da luz antes de colidirem.
A quantidade de magia exibida pelos top quarks depende da velocidade a que se deslocam e da direção em que viajam, o que pode ser medido pelos detectores ATLAS e CMS que observam os resultados das colisões de protões do LHC.
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Avançar na computação quântica
“A investigação quântica há muito que se centra no emaranhamento quântico, que acontece quando partículas que interagiram ficam ligadas à distância; no entanto, o nosso trabalho sobre a magia explora a adequação das partículas à construção de poderosos computadores quânticos”, afirma White.
“A experiência ATLAS já observou provas de emaranhamento quântico. Mostrámos que o LHC pode também observar padrões mais complexos de comportamento quântico às energias mais elevadas que já foram tentadas para este tipo de experiências.”
Durante as últimas décadas, os cientistas têm-se esforçado por construir computadores quânticos que aproveitem as leis da mecânica quântica para atingir um poder de processamento muito superior ao dos computadores tradicionais.
Os potenciais benefícios dos computadores quânticos são vastos, com impacto em domínios como a descoberta de medicamentos e a ciência dos materiais. O aproveitamento deste poder requer estados quânticos robustos e controláveis, e a magia desempenha um papel fundamental na obtenção desse controlo.
“A nossa investigação abre caminho a uma compreensão mais profunda da ligação entre a teoria da informação quântica e a física de altas energias”, afirma Martin White.
“Esta descoberta não tem apenas a ver com as partículas mais pesadas do universo, tem a ver com a libertação do potencial de um novo e revolucionário paradigma de computação”, conclui White.
