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Da esquerda para a direita: Marius Hegedus, Tobias Lindstrom e Alexander Tzalenchuk do lado de fora da porta do Quantum Computing Lab-3 durante sua visita à sede do SQMS Center no campus do Fermilab. Foto: Centro SQMS
Os Estados Unidos e o Reino Unido estão compartilhando conhecimentos e capacidades no florescente campo da ciência da informação quântica. Essa nova parceria entre os países levará a novos dispositivos quânticos, insights sobre seu desempenho, formas de aproveitar informações quânticas e descobertas em física fundamental.
A pesquisa será conduzida no Superconducting Quantum Materials and Systems Center, hospedado pelo Fermi National Accelerator Laboratory do Departamento de Energia dos EUA, com o National Physical Laboratory do Reino Unido e Royal Holloway, University of London . Com as instituições adicionais, a colaboração do Centro SQMS totaliza agora 28 parceiros.
Essas novas adições ao SQMS Center estão enraizadas em metas para aumentar a cooperação no campo da ciência da informação quântica entre os governos dos EUA e do Reino Unido. Essas metas foram definidas eNovas investigaçõesm uma declaração conjunta de novembro de 2021 que enfatiza a importância de desenvolver um ecossistema de parceiros internacionais com valores compartilhados. A declaração também destaca o impacto da tecnologia quântica na segurança global da saúde, mudança climática e uso eficiente de recursos.
“Nossos novos parceiros no Reino Unido trazem técnicas de caracterização exclusivas que complementam os pontos fortes do SQMS Center”, disse Anna Grassellino, diretora do SQMS Center. “Esta parceria avança na missão do centro de identificar e superar obstáculos fundamentais que interferem no desempenho do dispositivo quântico, ao mesmo tempo em que encontra maneiras de usar dispositivos quânticos para aproveitar informações quânticas e realizar experimentos físicos e de detecção”.
A ciência da informação quântica procura aproveitar o comportamento da mecânica quântica para processar informações de novas maneiras, desenvolver detectores ultrassensíveis e muito mais.
Nessas novas parcerias, os pesquisadores investigarão o seguinte: perdas de informações quânticas em dispositivos de computação quântica, novos sistemas baseados em tecnologias quânticas para procurar novas partículas, novos algoritmos quânticos e o desempenho e os limites fundamentais dos computadores quânticos.
“As áreas nas quais o Centro SQMS se concentra são a construção de qubits supercondutores de alta qualidade e a busca de maneiras pelas quais isso será dimensionado tanto para a computação quântica quanto para a física fundamental”, disse Sir Peter Knight, presidente do Programa Nacional de Tecnologias Quânticas do Reino Unido e consultor do Centro SQMS. membro do conselho.
Os cientistas usarão computadores quânticos para manipular qubits – o bloco básico de informação usado por computadores quânticos – para realizar cálculos que seriam praticamente impossíveis para computadores clássicos quando as máquinas estiverem totalmente realizadas.
“Os qubits supercondutores podem ser usados como um mecanismo de computação quântica, mas igualmente na outra direção para a detecção de matéria escura”, disse Knight. “O Quantum tornou-se uma parte importante da aventura científica da qual todos desejam participar, e o SQMS será um farol para fazer as coisas. Os pesquisadores da NPL e RHUL estão entusiasmados em se tornar parceiros colaborativos do SQMS Center”.
Capacidades de Ponta
Os dispositivos quânticos precisam ser resfriados para evitar que as informações sejam obscurecidas ou perdidas pelo ruído produzido pelo calor. Tornar os dispositivos ultrafrios pode levar a um melhor desempenho do dispositivo e a novos insights sobre como os dispositivos quânticos se comportam e operam.
RHUL realiza pesquisas de ponta em quantum e hospeda o London Low Temperature Laboratory. Pesquisadores do RHUL têm experiência em resfriar dispositivos quânticos até a faixa de microkelvin, ou milionésimos de graus kelvin. Este regime de temperatura é muito mais frio do que onde os pesquisadores normalmente operam dispositivos, que estão na faixa de milikelvin ou milésimos de kelvin.
“O que meu grupo traz para a mesa é a experiência em física de baixa temperatura no regime microkelvin”, disse John Saunders, professor do RHUL e membro do conselho consultivo do SQMS Center. “Nos últimos 10 anos, aproximadamente, trabalhamos no desenvolvimento de novas plataformas de baixa temperatura e no resfriamento de circuitos quânticos e materiais quânticos às temperaturas mais baixas possíveis. Estamos muito interessados em resfriá-los a temperaturas ultrabaixas para ver como eles se comportam”, disse Saunders.
Esta experiência em baixas temperaturas complementa as capacidades do Laboratório Nacional de Física. O National Physical Laboratory tem uma função semelhante ao Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos, ambos realizando medições de precisão para manter os padrões de medição para seus respectivos países. O NIST também é um parceiro principal do SQMS Center.
“O Quantum tornou-se uma parte importante da aventura científica da qual todos desejam participar, e o SQMS será um farol para fazer as coisas.” – Sir Peter Knight, presidente do Programa Nacional de Tecnologias Quânticas do Reino Unido
“Como chefe de ciência da NPL para tecnologias quânticas, lidero uma equipe de cerca de 100 cientistas trabalhando em vários aspectos da computação, detecção, comunicações, metrologia e materiais”, disse Alexander Tzalenchuk, investigador principal do SQMS Center para NPL. “Em particular, nós nos esforçamos para entender e mitigar o ruído em circuitos supercondutores, o que afeta sua 'quantidade'. Também trabalhamos em algoritmos e desenvolvimento de tecnologias que permitem a computação quântica escalável no futuro. Essa colaboração formal é um dos primeiros exemplos em que os dois países podem trabalhar juntos em projetos estreitamente alinhados, o que é possibilitado pela declaração conjunta”.
“Queremos tornar as tecnologias quânticas viáveis para fornecer novas ferramentas e capacidades que beneficiem nossa iniciativa nacional, bem como, de forma mais ampla, o mundo”, disse Abid Patwa, gerente de programa para SQMS no Escritório de Física de Alta Energia do DOE. “Precisamos aprender mais sobre os aspectos fundamentais do QIS, como a criogenia, e entender os mecanismos subjacentes que atualmente limitam os dispositivos de computação quântica.
“O Reino Unido continua a ser um excelente parceiro dos Estados Unidos e possui a experiência e os recursos essenciais para testar e desenvolver os fundamentos do QIS”, disse Patwa. “Esses esforços avançarão ainda mais nossos insights na pesquisa quântica para permitir essa tecnologia emergente”.
O Superconducting Quantum Materials and Systems Center no Fermilab é apoiado pelo DOE Office of Science.
O Superconducting Quantum Materials and Systems Center é um dos cinco Centros Nacionais de Pesquisa em Ciência da Informação Quântica do Departamento de Energia dos Estados Unidos. Liderado pelo Fermi National Accelerator Laboratory, o SQMS é uma colaboração de 28 instituições parceiras - laboratórios nacionais, academia e indústria - trabalhando juntos para trazer avanços transformadores no campo da ciência da informação quântica. O centro aproveita a experiência do Fermilab na construção de aceleradores de partículas complexos para projetar plataformas de processadores quânticos multiqubit com base em qubits de última geração e tecnologias supercondutoras. Trabalhando lado a lado com parceiros da indústria embarcada, o SQMS construirá um computador quântico e novos sensores quânticos no Fermilab, que abrirão oportunidades computacionais sem precedentes. Para obter mais informações, visite sqmscenter.fnal.gov.
O Fermi National Accelerator Laboratory é apoiado pelo Office of Science do Departamento de Energia dos Estados Unidos. O Office of Science é o maior patrocinador individual da pesquisa básica em ciências físicas nos Estados Unidos e está trabalhando para enfrentar alguns dos desafios mais prementes de nosso tempo. Para obter mais informações, visite science.energy.gov .
Para saber mais, acesse os links acima>
Fonte: Fermilab / Publicação 02-06-2023
https://news.fnal.gov/2023/06/the-us-and-uk-team-up-to-advance-quantum-information-science/
Web Science Academy; Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas” e "Conhecendo a Energia produzida no Sol".
Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant 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 Globe Program / NASA Globe Cloud, 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 National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.
>Autor de cinco livros, que estão sendo vendidos nas livrarias Amazon, Book Mundo e outras.
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