Físicos da Universidade de New South Wales (UNSW) alcançaram um marco significativo ao criar e manipular superposições quânticas de um único spin nuclear grande (veja o artigo AQUI). Essas superposições envolvem estados de spin muito distantes entre si, formando o que é conhecido como um estado de “Gato de Schrödinger”. Este avanço pode ter implicações importantes para o processamento de informações quânticas e correção de erros quânticos.

Manipulação de Spins Nucleares de Antimônio

• Antimônio em Chips de Silício: Os pesquisadores utilizaram átomos de antimônio incorporados em um chip quântico de silício, permitindo a leitura e o controle do estado do spin nuclear.
• Estados de Spin Múltiplos: Diferente dos qubits tradicionais que operam com dois estados (spin para cima e para baixo), o antimônio possui oito direções diferentes de spin, tornando-se um sistema quântico de alta dimensão.

Importância para a Correção de Erros Quânticos

Segundo Xi Yu, autor principal do estudo:

> “Normalmente, um qubit é descrito por apenas dois estados quânticos. O problema com esse sistema é que a informação contida nesses estados é frágil e pode ser facilmente perdida quando um 0 muda para um 1, ou vice-versa.” Fonte: AQUI.

• Resistência a Erros: Com mais estados disponíveis, a probabilidade de perda de informação diminui, pois são necessários múltiplos erros consecutivos para alterar completamente o estado lógico.
• Detecção e Correção Rápida: O sistema permite detectar imediatamente um erro e corrigi-lo antes que outros erros se acumulem.

Desafios Técnicos e Soluções

• Sincronização Precisa: A equipe teve que configurar sete “relógios” perfeitamente sincronizados para monitorar o estado quântico do sistema de oito níveis.
• Tecnologia FPGA: O uso de geradores de forma de onda programáveis por campo (FPGA) adaptados para aplicações quânticas foi crucial para o sucesso do experimento.

Perspectivas e Aplicações Futuras

• Correção de Erros: O próximo passo é demonstrar a correção de erros quânticos no sistema de antimônio.
• Escalabilidade: Integrar os átomos de antimônio com pontos quânticos litográficos para facilitar operações lógicas entre qubits codificados.
• Produção em Larga Escala: A utilização de chips de silício abre caminho para escalonamento usando métodos já existentes na indústria de semicondutores.

Conclusão

Este avanço representa um passo crucial na construção de computadores quânticos mais robustos e escaláveis. A capacidade de criar superposições quânticas com spins nucleares grandes oferece novas oportunidades para superar desafios fundamentais na computação quântica, especialmente em relação à correção de erros e estabilidade da informação.

---

Deseja expandir seu conhecimento em computação quântica? Inicie sua jornada com este curso introdutório disponível na Udemy: Curso de Computação Quântica – Módulo I. Além disso, recomendamos a leitura do livro “Introdução à Computação e Informação Quântica”, escrito por Norton Gomes, que pode ser adquirido através do seguinte link: Introdução à Computação e Informação Quântica.