1266: Estamos cada vez mais próximos do tele-transporte quântico complexo

CIÊNCIA

(CC0/PD) insspirito / pixabay

Uma equipa de cientistas austríacos desenvolveu novos métodos para aperfeiçoar o domínio experimental de sistemas quânticos complexos – fundamentais para o futuro de tecnologias como computadores quânticos e criptografia quântica, e que poderão permitir o  tele-transporte de sistemas quânticos complexos.

Nos últimos anos, grandes empresas como a Google e a IBM têm competido com institutos de investigação em todo o mundo para produzir bits quânticos entrelaçados – que, tal como os bits normais nos computadores convencionais, são a menor unidade de informação em sistemas quânticos – em quantidades cada vez maiores. O objectivo: desenvolver um computador quântico funcional.

De acordo com um novo estudo, publicado a 29 de Outubro na revista Nature, físicos da Universidade de Viena e da Academia de Ciência da Áustria propuseram-se a usar sistemas quânticos mais complexos do que os bits quânticos entrelaçados bidimensionais para aumentar a capacidade de informação transmitida com o mesmo número de partículas.

Para aumentar esta capacidade, a nova investigação concentrou-se na sua complexidade, em vez de aumentar apenas o número de partículas envolvidas.

“A diferença na nossa experiência é que, pela primeira vez, envolve três fotões além da natureza bidimensional convencional”, explicou o principal autor do estudo, Manuel Erhard.

A equipa de cientistas usou sistemas quânticos com mais de dois estados possíveis – neste caso particular, o momento angular de partículas de luz individuais. Estes fotões individuais têm uma capacidade de informação mais alta que os bits quânticos.

O entrelaçamento dessas partículas, contudo, mostrou-se difícil ao nível conceptual. Mas os investigadores superaram o desafio utilizando um algoritmo de computador, chamado Melvin, que procura uma implementação experimental. Desta forma, determinaram a melhor configuração experimental para produzir o entrelaçamento.

Depois de algumas simplificações na configuração experimental, os físicos ainda enfrentaram grandes desafios tecnológicos. Para resolvê-los, usaram tecnologia laser de última geração e uma multi-porta especialmente desenvolvida. “Esta multi-porta é o coração da nossa experiência e combina os três fotões para que eles sejam entrelaçados em três dimensões”, explicou Erhard.

Tele-transporte: chineses conseguem “efeito fantasmagórico” do espaço para a Terra

Físicos da Universidade de Ciência e Tecnologia da China conseguiram realizar com sucesso uma experiência de tele-transporte quântico entre o…

988: Cientistas tele-transportaram e mediram um portão quântico em tempo real

CIÊNCIA

D-Wave Systems, Inc. / Wikimedia
Protótipo de chip com um processador quântico adiabático de 128-qubits

Há cerca de 20 anos, dois cientistas propuseram uma técnica para tele-transportar uma operação quântica especial entre dois locais, com o objectivo de tornar os computadores quânticos mais confiáveis. Agora, uma equipa de investigadores da Universidade de Yale conseguiu transformar a ideia em realidade em tempo real.

Físicos da Universidade de Yale, nos Estados Unidos, desenvolveram um método prático para tele-transportar uma operação quântica – ou um portão – através de uma distância e medir o seu efeito. Embora esse feito já tenha sido concretizado anteriormente, nunca foi feito em tempo real. Este processo abre o caminho para o desenvolvimento de um fenómeno que pode tornar a computação quântica mais confiável.

Ao contrário dos computadores comuns, que realizam os seus cálculos com base nos bits (1 ou 0), os computadores quânticos operam com qubits – um estranho estado de realidade que explora a matemática útil e a unidade básica da computação quântica.

Nos computadores básicos, os bits interagem em operações denominadas portas lógicas, onde dois bits entram e um bit sai. Os portões têm diferentes formas e seleccionam um vencedor dependendo da sua regra particular. Esses bits, canalizados através de portas, formam a base de praticamente qualquer cálculo.

Por sua vez, os qubits oferecem uma unidade alternativa: em vez de apenas 1 ou 0, fornecem também uma mistura especial dos dois estados. Em conjunto com uma versão quântica de uma porta lógica, os qubits podem fazer o que os bits clássicos não conseguem.

Há apenas um problema: o estado indeterminado de 1 ou 0 transforma-se em 1 ou 0 definitivo quando se torna parte de um sistema medido. Além disso, não é preciso muito para desmoronar um qubit, o que significa que um computador quântico pode tornar-se caro se estes componentes delicados não forem adequadamente escondidos.

Actualmente, os engenheiros de computação estão super animados com dispositivos que conseguem atingir pouco mais do que 70 qubits, embora os computadores quânticos só valham a pena se armazenarem centenas, senão milhares de qubits.

Para tornar essa escala viável, os cientistas precisam de truques adicionais. Uma alternativa seria tornar a tecnologia o mais modular possível, conectando sistemas quânticos menores a um maior, a fim de compensar os erros. No entanto, para que essa opção seja viável, as operações especiais que lidam com o levantamento pesado de qubits precisam também de ser compartilhadas.

O tele-transporte, como o portão quântico, soa a ficção científica. Mas, na realidade, referir-nos simplesmente ao facto de os objectos poderem ter a sua história entrelaçada, de modo a que quando um é medido, o outro colapsa imediatamente num estado relacionado, independentemente da distância a que esteja.

“Esta é a primeira vez que comprovamos este processo em tempo real”, afirma Kevin Chou, autor principal do estudo publicado recentemente na Nature.

Na experiência, os cientistas usaram qubits em chips de safira dentro de uma configuração de ponta para tele-transportar um tipo de operação quântica chamada de controlled-NOT gate e o processo foi 79% confiável.

É um marco para o processamento de informação quântica“, disse o investigador Robert Schoelkopf.

Por ZAP
10 Setembro, 2018

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291: Cientistas “tele-transportam” pela primeira vez a energia do Sol

NASA

O processo implica o uso de antenas capazes de detectar o calor infravermelho gerado pela luz solar como ondas electromagnéticas de alta frequência, convertendo estes sinais em electricidade.

Os cientistas desenvolveram um método para gerar electricidade a partir da radiação infravermelha que sobra da Terra e o calor residual, utilizando o chamado efeito túnel, um fenómeno quântico que ocorre quando uma partícula viola os princípios da mecânica clássica, superando uma barreira que não deveria ser capaz de superar.

O nosso planeta absorve quantidades massivas de luz solar que, por sua vez, conduz a uma emissão quase constante de radiação infravermelha, estimada em milhões de giga-watts de energia, segundo a RT.

Os investigadores da Universidade de Ciência e Tecnologia Rei Abdalá, na Arábia Saudita, acreditam que este calor infravermelho “pode ser ‘colhido’ durante as 24 horas do dia” para gerar electricidade, usando o efeito do túnel quântico. O processo implica o uso de antenas capazes de detectar o calor infravermelho ou residual como ondas electromagnéticas de alta frequência, convertendo esses sinais em electricidade.

Como as emissões infravermelhas têm longitudes de onda muito pequenas e podem oscilar milhares de vezes mais rápido que um semicondutor típico capaz de mover electrões, estas requerem nano antenas que podem ser difíceis de criar ou testar.

No entanto, e de acordo com o novo estudo publicado em Novembro na revista Materials Today Energy, o efeito túnel pode proporcionar os avanços necessários para alcançar o objectivo.

Não há um díodo comercial no mundo que possa operar com tanta frequência”, assegurou num comunicado Atif Shammim, investigador principal do estudo. “Isso é porque recorremos ao efeito do túnel quântico”.

Para gerar os intensos campos eléctricos necessários para a construção dos túneis, os investigadores criaram uma nano antena em forma de gravata, intercalando a fina película de isolamento entre dois braços metálicos ligeiramente sobrepostos feitos de ouro e titânio.

ZAP //

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