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Uma perspectiva promissora
Para que computadores quânticos sejam viáveis, a correção de erros quânticos é necessária para proteger as informações em matrizes de qubit, mesmo que qubits individuais sejam corrompidos. Sua implementação requer que múltiplos qubits possam interagir entre si.
Pesquisadores da Universidade de Rochester e da Universidade Purdue demonstraram a capacidade de manipular as interações entre qubits de spin de elétrons na forma de troca de spin entre pares de elétrons. Eles foram capazes de transmitir estados de spin de elétrons com precisão de um elétron em uma matriz linear de qubits de spin - um passo significativo para a realização do processamento de informações quânticas tolerantes a falhas.
Liderados por John Nichol na Universidade de Rochester, os pesquisadores demonstraram com sucesso a transferência coerente do estado de rotação ao longo de uma matriz de quatro elétrons confinados em um ponto quântico quádruplo em uma heteroestrutura GaAs / AlGaAs. Quando eles aplicavam um pulso de voltagem a uma porta entre dois pontos quânticos, os elétrons nos pontos trocavam seus estados de rotação por meio do acoplamento de troca Heisenberg, que ocorre quando as funções de onda dos elétrons vizinhos se sobrepõem. Ao aplicar uma série de pulsos de tensão em portas específicas, os pesquisadores conseguiram transportar os estados de rotação dos elétrons para frente e para trás. Eles também foram capazes de transmitir os giros de elétrons emaranhados usando a mesma técnica.
"A troca de spin em pares de elétrons é conhecida há algum tempo, mas fomos os primeiros a aplicá-la experimentalmente à transferência de informações quânticas de longa distância", disse Nichol. Sua equipe demonstrou a transmissão de rotações em quatro elétrons, quebrando o recorde anterior de dois.
Essas demonstrações são significativas de duas maneiras. Em primeiro lugar, o processo de transferência de spin pelo acoplamento de troca Heisenberg é escalável para matrizes de spin qubit maiores. Em segundo lugar, os pesquisadores foram capazes de transmitir rotações sem precisar mover um único elétron. Isso é semelhante a uma fila de jogadores de rugby em pé e trocando suas camisas sem se mexer. No entanto, diferentemente das camisas, um elétron não pode ser despojado de sua rotação. Afinal, o spin é uma propriedade fundamental do elétron. No entanto, Nichol et al. foram capazes de embaralhar os estados de rotação como se fossem objetos físicos a serem movidos arbitrariamente - os spins se tornaram independentes dos elétrons pais.
Não há limite teórico para o alcance da transmissão da rotação. Nichol e seu grupo estão planejando ir para maiores comprimentos - literalmente - e incorporar mais elétrons no mesmo sistema GaAs / AlGaAs.
Além disso, eles pretendem recriar essas observações em qubits de spin de silício. Ao contrário de GaAs / AlGaAs, o silício pode ser isotopicamente purificado para remover rotações nucleares, que podem servir como fonte de ruído magnético. Nichol prevê que a transmissão de spins de elétrons em qubits de silício pode ser conduzida com muito mais fidelidade, impulsionando a humanidade para um futuro quântico.
"Ter a capacidade de transmitir estados quânticos abre caminho para truques mais bizarros, como o teletransporte quântico - a transferência instantânea de informações quânticas de um local físico para outro", disse Nichol. "Nossa transferência coerente do estado de centrifugação deve, em princípio, permitir-nos fazer isso, o que é bastante emocionante".
Detalhes completos desta pesquisa são relatados na Nature .
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HélioR.M.Cabral (Economista,
Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).
Membro da Society for
Science andthePublic (SSP) e assinante de conteúdoscientíficos da NASA
(NationalAeronauticsand Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa
do projeto S`CoolGroundObservation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (CloudsandEarth´sRadiant Energy System) administrado pela NASA.A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The GlobeProgram / NASA
GlobeCloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela
NationalOceanicandAtmosphericAdministration (NOAA) e U.S DepartmentofState.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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