Experimento pioneiro da USP avança na pesquisa em computação quântica no Brasil
Pesquisadores brasileiros alcançam marco ao aprisionar íons frios para computação quântica.
Pesquisadores do IFSC-USP realizaram um feito inédito no Brasil ao aprisionar íons frios utilizando campos elétricos. O experimento, focado em íons de estrôncio, obteve resultados significativos apenas 18 meses após o início do projeto, destacando-se como uma das principais técnicas para o avanço da computação quântica.
A pesquisa, liderada por um especialista da instituição, utilizou uma armadilha desenvolvida totalmente no Brasil. Este dispositivo é capaz de manipular íons, que possuem carga elétrica, permitindo que sejam controlados por campos elétricos. Com isso, as forças geradas impedem que os íons escapem em qualquer direção.
Como funciona
O novo equipamento, conhecido como Armadilha de Paul, opera com um campo elétrico que oscila cerca de 18 milhões de vezes por segundo. Esta oscilação é fundamental para a captura dos íons, que ao serem aprisionados formam uma cadeia alinhada, separada por poucos micrômetros. Todo o procedimento ocorre em uma câmara de ultra-alto vácuo, evitando a interferência de partículas do ar.
As imagens obtidas pelos pesquisadores revelam a eficácia do experimento. Cada ponto luminoso nas imagens corresponde a um único íon de estrôncio aprisionado, representando um avanço significativo na visualização e controle de tais partículas.
O próximo passo na pesquisa envolve a conversão dos íons aprisionados em qubits, a unidade básica de informação na computação quântica. Utilizando lasers, os pesquisadores poderão controlar os dois estados possíveis do íon, que representam 0 e 1. Ao contrário de um bit convencional, o qubit tem a habilidade de existir em superposição, permitindo que combinem ambos os estados. Além disso, múltiplos qubits podem ser entrelaçados, criando correlações quânticas que possibilitam novas formas de processamento de informações.
Qual a importância dos experimentos?
Este experimento representa um passo inicial crucial para o desenvolvimento de computadores quânticos funcionais. Para isso, é necessário garantir o isolamento e controle dos átomos antes de utilizá-los para o armazenamento e processamento de informações. A captura dos íons agora permite que os pesquisadores iniciem operações de processamento quântico em um futuro próximo.
A armadilha está instalada em um laboratório do IFSC-USP, onde um professor titular ressalta a importância deste avanço: a pesquisa brasileira agora se destaca no cenário global da computação quântica. Este equipamento é uma peça fundamental para o progresso nessa área inovadora.
O que a computação quântica pode trazer?
Com o sucesso dos testes, a computação quântica poderá viabilizar simulações de átomos e moléculas, além de contribuir para o desenvolvimento de novos materiais e fármacos. No entanto, é importante notar que a computação quântica não se limita a substituir computadores tradicionais ou ser mais eficiente em todas as tarefas. Seu potencial é direcionado a problemas específicos onde fenômenos quânticos são aproveitados.
Quais os próximos passos?
Os pesquisadores já conseguiram capturar e observar os íons, mas agora enfrentam o desafio de controlar individualmente cada partícula. Para isso, os íons precisarão ser resfriados a temperaturas extremamente baixas, próximas do zero absoluto. Em seguida, a manipulação dos estados quânticos será realizada com o uso de lasers.
A expectativa é que as primeiras operações de processamento sejam iniciadas em breve, marcando o início de uma nova fase na pesquisa científica no Brasil.
