Pesquisadores da University of Chicago apresentam um caminho teórico para conectar computadores quânticos a distâncias substanciais, o que seria um passo importante rumo a uma internet quântica. O artigo na Nature Communications, liderado pelo professor assistente Tian Zhong, propõe estender enlaces por fibra a 2,000 km (1,243 milhas). Enlaces tão longos permitiriam que máquinas distantes compartilhassem estados quânticos e colaborassem em tarefas que exigem qubits conectáveis.
O avanço resulta do aumento dos tempos de coerência de átomos individuais de érbio: a equipe elevou a coerência de 0.1 milissegundos para mais de 10 milissegundos e, em um experimento, demonstrou até 24 milissegundos. Esse tempo de coerência mais longo poderia, em teoria, suportar enlaces de até 4,000 km, distância citada entre o UChicago PME e Ocaña, Colombia. Importante notar que a equipe não introduziu um material novo, mas mudou a forma de fabricar cristais dopados com terras-raras, usando epitaxia por feixe molecular (MBE) em vez do método tradicional de Czochralski. Enquanto Czochralski funde ingredientes a mais de 2,000 graus Celsius e depois molda o cristal, a MBE monta camadas finas já na forma final, resultando em alta pureza e melhores propriedades de coerência.
O trabalho, adaptado com a ajuda do professor assistente Shuolong Yang, recebeu elogios de especialistas externos como o professor Hugues de Riedmatten, do Institute of Photonic Sciences, que chamou a abordagem de altamente inovadora e escalável para produzir muitos qubits compatíveis com fibra. Os próximos passos são experimentais: Zhong planeja ligar dois qubits em refrigeradores de diluição separados por 1,000 quilômetros de cabo em bobina e construir um terceiro refrigerador para formar uma rede local e simular um futuro enlace de longa distância.
- Melhoria chave: coerência de érbio ampliada para mais de 10 milissegundos.
- Método: usar MBE em vez de Czochralski para fabricar cristais.
- Próximos testes: conectar qubits via 1,000 quilômetros de cabo enrolado.
Palavras difíceis
- coerência — duração em que um estado quântico permanece intacto
- érbio — elemento químico usado para dopar materiais
- qubit — unidade básica de informação quânticaqubits
- cristal — sólido com estrutura interna ordenadacristais
- epitaxia — crescimento controlado de camadas em cristal
- refrigerador de diluição — equipamento que atinge temperaturas muito baixasrefrigeradores de diluição
Dica: passe o mouse, foque ou toque nas palavras destacadas no artigo para ver definições rápidas enquanto lê ou ouve.
Perguntas para discussão
- Quais dificuldades práticas você imagina para ligar qubits separados por milhares de quilômetros?
- De que forma a mudança para epitaxia pode facilitar a produção em larga escala de qubits compatíveis com fibra?
- Como testes com refrigeradores separados por 1,000 quilômetros ajudam a simular enlaces de longa distância e que resultados você esperaria ver?
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