Computadores Quânticos Dão um Grande Passo em Frente com a Inovação da Fibra Ótica

Crédito Pixabay

A computação quântica avança rapidamente graças aos qubits – os blocos de construção destes sistemas. Entre estes, os qubits supercondutores prometem escalabilidade, mas dependem de sinais eléctricos, o que coloca desafios de escalabilidade.

No entanto, os físicos do Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria (ISTA) desenvolveram agora uma leitura totalmente ótica para qubits supercondutores, conforme publicado na revista Nature Physics. Esta descoberta abre caminho a computadores quânticos mais eficientes e expansíveis.

Anteriormente, as acções no domínio da computação quântica subiram em flecha, mas depois estagnaram, depois de Jensen Huang, Diretor Executivo da Nvidia, ter previsto que “os computadores quânticos muito úteis” ainda estão a duas décadas de distância. No entanto, a corrida continua. Em resposta, o grupo do Professor Johannes Fink no ISTA desenvolveu um método que permite que os qubits comuniquem através de fibra ótica, reduzindo assim a necessidade de hardware criogénico volumoso.

Como explica o coautor Georg Arnold, esta abordagem pode aumentar o número de qubits para computação e até permitir uma rede de computadores quânticos supercondutores a funcionar à temperatura ambiente.

O desafio da integração da fibra ótica nos sistemas quânticos

Além disso, embora a fibra ótica tenha revolucionado as telecomunicações ao oferecer uma elevada largura de banda e uma baixa dissipação de calor, a sua aplicação a sistemas quânticos é um desafio.

Os qubits supercondutores requerem temperaturas extremamente baixas para eliminar a resistência eléctrica, e os sinais eléctricos têm uma largura de banda reduzida, geram calor e requerem um arrefecimento elaborado. Por conseguinte, a leitura tradicional de qubits exige configurações criogénicas dispendiosas e complexas.

Uma equipa de físicos do Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria (ISTA) conseguiu uma leitura totalmente ótica de qubits supercondutores, aqui o coautor Thomas Werner. Crédito: © ISTA

A equipa da ISTA inova com um transdutor electro-ótico para fazer a ponte entre os sinais ópticos e de micro-ondas para os qubits, reduzindo os erros e os custos

Para ultrapassar estes problemas, a equipa da ISTA utilizou um transdutor electro-ótico para converter sinais ópticos em frequências de micro-ondas – sinais que os qubits podem compreender. Por sua vez, os qubits reflectem um sinal de micro-ondas que o transdutor converte novamente em sinais ópticos.

Thomas Werner, outro dos co-autores, referiu que conseguiram enviar luz infravermelha para perto dos qubits sem perturbar a sua supercondutividade. Consequentemente, esta inovação desliga os qubits da cablagem eléctrica geradora de calor, reduzindo os erros e os custos.

Além disso, esta tecnologia poderá eventualmente permitir aos cientistas ligar vários computadores quânticos utilizando fibras ópticas, ultrapassando as limitações impostas pelos frigoríficos de diluição.

Embora a infraestrutura atual restrinja o número de qubits, as ligações ópticas poderão permitir redes quânticas simples. Embora subsistam desafios – como a otimização da potência ótica – esta prova de conceito assinala um passo significativo no sentido de uma computação quântica escalável.

Professor Johannes Fink no Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria (ISTA): Uma equipa de físicos do seu grupo conseguiu uma leitura totalmente ótica de qubits supercondutores. Crédito: © Nadine Poncioni | ISTA

Leia o Artigo Original: Scitechdaily

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