Pesquisadores da Escola Pritzker de Engenharia Molecular (PME) da Universidade de Chicago pela primeira vez
Além disso, eles amplificaram o estado emaranhadoatravés do mesmo cabo. Eles primeiro usaram um cabo para emaranhar dois qubits em cada um dos dois nós, e então emaranhá-los com outros qubits nos nós.
Os resultados, publicados na revista Nature, ajudarão a tornar a computação quântica mais viável e estabelecer as bases para futuras redes de comunicação quântica.
“Desenvolvimento de métodos de transferênciaestados emaranhados serão essenciais para o dimensionamento da computação quântica ”, disse o professor Andrew Cleland, que liderou o estudo.
Qubits, ou bits quânticos, são as unidades básicasinformação quântica. Usando suas propriedades quânticas, como a superposição, e sua capacidade de se comunicarem uns com os outros, cientistas e engenheiros estão criando a próxima geração de computadores quânticos. Eles serão capazes de resolver problemas anteriormente insolúveis.
O Cleland Lab usa qubits supercondutores, minúsculos circuitos criogênicos que podem ser controlados eletricamente.
Para passar estados emaranhados atravéscabo de comunicação - um cabo supercondutor de um metro de comprimento - os pesquisadores criaram uma configuração experimental com três qubits supercondutores em cada um dos dois nós. Eles conectaram um qubit em cada nó ao cabo e, em seguida, enviaram estados quânticos na forma de fótons de micro-ondas pelo cabo com perda mínima de informação. A natureza frágil dos estados quânticos torna esse processo bastante complexo.
O laboratório do professor Andrew Cland enviou estados emaranhados de qubits por meio de um cabo de comunicação, estabelecendo a base para futuras redes de comunicação quântica. Crédito: Cleland Lab.
Ex-pesquisador do Laboratório de Cleland,O primeiro autor do artigo, Yupeng Zhong, desenvolveu um sistema no qual todo o processo de transmissão - do nó ao cabo ao nó - leva apenas algumas dezenas de nanossegundos (um nanossegundo é um bilionésimo de segundo). Isso permitiu que eles enviassem estados quânticos emaranhados com muito pouca perda de informação.
O sistema também permitiu que os cientistas "amplificassem"emaranhamento de qubits. Eles usaram um qubit em cada nó e os enredaram, essencialmente enviando meio fóton através de um cabo. Os pesquisadores então estenderam esse emaranhamento a outros qubits em cada nó. Como resultado, todos os seis qubits em dois nós foram emaranhados em um único estado globalmente emaranhado.
No futuro, os computadores quânticos provavelmente serãosão construídos a partir de módulos nos quais famílias de qubits emaranhados realizam cálculos. Em última análise, esses computadores serão construídos a partir de muitos desses módulos de rede. Este processo é semelhante ao modo como os supercomputadores hoje realizam cálculos paralelos em muitas unidades centrais de processamento conectadas umas às outras. A capacidade de emaranhar qubits remotamente em diferentes módulos ou nós é um passo significativo na implementação de tais abordagens modulares.
Esses módulos terão que enviar uns aos outros estados quânticos complexos, e as pesquisas mais recentes são um grande passo nessa direção. A rede de comunicação quântica também pode aproveitar esse avanço.
Os cientistas esperam então expandir seu sistema para três nós para criar um emaranhamento de três vias.
Dessa forma, eles esperam mostrar que os qubits supercondutores terão um papel viável no futuro.
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