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Processador quântico programável roda pela primeira vez
Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/12/2009
David Hanneke junto ao dispositivo de laser usado para demonstrar o
primeiro processador universal programável para um potencial computador
quântico. Os qubits de berílio estão dentro do cilindro, na parte inferior
esquerda.[Imagem: J. Burrus/NIST]
Físicos do Instituto Nacional de Metrologia e Tecnologia
(NIST) dos Estados Unidos demonstraram o funcionamento prático do primeiro
"processador universal" quântico programável.
Esta é a primeira vez que a computação quântica vai além da realização de
tarefas individuais usando qubits.
Processador quântico
Ainda não é um processador quântico no sentido integral do termo, que possa
rivalizar com os atuais processadores eletrônicos, mas é um módulo que
poderá ser usado para compor o processador de um futuro computador
quântico.
Usando dois qubits, os pesquisadores viabilizaram a realização de cálculos
computacionais previstos em um programa que combina entradas numéricas para
computar os diversos passos previstos em um algoritmo lógico.
"É um passo importante rumo ao grande objetivo de fazer cálculos com
inúmeros qubits. A ideia é ter vários desses módulos processadores, ligando-
os para construir um processador quântico real," disse David Hanneke,
principal autor da pesquisa.
Qubits de íons
O módulo de processamento quântico armazena as informações binárias (0s e
1s) em dois íons de berílio, átomos eletricamente carregados que são
mantidos isolados em armadilhas magnéticas, sendo manipulados por lasers
ultravioleta. Dois íons de magnésio também mantidos nas armadilhas ajudam a
resfriar os íons de berílio, preservando seus estados.
Qubits de íons representam apenas uma dentre várias possibilidades que
estão sendo exploradas para a construção de qubits para um computador
quântico - veja Diamante tem qubit natural para construção de computadores
quânticos.
Os cientistas podem manipular os estados de cada um dos qubits de berílio,
incluindo colocá-los em uma superposição de valores 0 e 1 ao mesmo tempo,
uma das maiores vantagens do processamento da informação no mundo quântico.
Eles também conseguiram demonstrar o entrelaçamento, um fenômeno quântico
que liga as propriedades dos dois íons mesmo quando os dois estão
fisicamente separados, algo que Einstein chamou "átomos assombrados - veja
Átomos assombrados de Einstein abrem caminho para computação quântica.
Processador universal
Usando os dois fenômenos quânticos, os cientistas do NIST executaram 160
rotinas diferentes usando apenas os dois qubits.
Embora haja um número infinito de possíveis rotinas para programas de dois
qubits, os cientistas afirmam que o conjunto das 160 rotinas escolhidas é
grande e variado o suficiente para representar todas as possibilidades, o
que lhes daria o direito de chamar seu processador quântico de dois qubits
de um "processador quântico universal."
Cada programa, selecionado aleatoriamente, rodou 900 vezes, dando
resultados precisos em 79% do tempo. O tempo de execução foi de 37
milissegundos para cada rodada de cada programa.
A redução da taxa de erros é um dos principais desafios a serem enfrentados
agora pelos pesquisadores. A precisão deve ser elevada substancialmente,
caso contrário uma parcela significativa dos ganhos da computação quântica
poderá ser perdida como "overhead" necessário para corrigir erros.
Bibliografia:
Realization of a programmable two-qubit quantum processor
D. Hanneke, J. P. Home, J. D. Jost, J. M. Amini, D. Leibfried, D. J.
Wineland
Nature Physics
Vol.: Advance online publication
DOI: 10.1038/nphys1453