O experimento clássico, que ilustra o princípio da superposição quântica, coloca a vida de um gato dentro de uma caixa, sujeita ao decaimento de um átomo radioativo. Segundo a mecânica quântica, enquanto o átomo não for observado diretamente, ele existe em uma superposição de estados — tanto decaído quanto não decaído ao mesmo tempo. Isso leva à conclusão paradoxal de que o gato estaria simultaneamente vivo e morto.
Recentemente, uma equipe da Universidade de Nova Gales do Sul, na Austrália, deu um passo além, materializando o experimento do gato de Schrödinger dentro de um chip de silício. Além disso, criaram um dispositivo capaz de explorar a superposição quântica de forma mais robusta do que qualquer tentativa anterior — e, no contexto da computação quântica, “robustez” significa reduzir a taxa de erros, um dos maiores desafios para tornar os computadores quânticos maiores e mais eficientes.

[Imagem: Xi Yu]
Neste novo experimento, o “gato” é representado por um único átomo de antimônio incorporado em um chip de silício. O antimônio, um material já presente em dispositivos como computadores e celulares, foi adaptado para acessar o estado quântico de um único átomo dentro do chip.
“Ao hospedar o ‘gato de Schrödinger’ atômico dentro de um chip de silício, conseguimos um controle excepcional sobre seu estado quântico — ou, se preferir, sobre sua vida e morte”, explicou o professor Danielle Holmes. “Além disso, ao utilizar silício, estamos criando uma base que pode ser ampliada com os mesmos métodos empregados na fabricação dos chips de computador convencionais, o que abre portas para o futuro da tecnologia quântica.”

[Imagem: Xi Yu]
O “gato de antimônio” é uma inovação crucial para o avanço das computações quânticas, pois oferece uma nova maneira de lidar com a codificação de informações. Embora o princípio básico ainda seja o uso do código binário, com valores de ‘0’ e ‘1’, a grande diferença está na maior margem de erro entre os estados lógicos, o que torna os chips mais resistentes a falhas.
A escolha do antimônio se deve justamente a essa complexidade adicional, que o torna uma alternativa promissora em relação aos qubits tradicionais.
De acordo com o pesquisador Xi Yu, o antimônio é um átomo denso, com um spin nuclear considerável, gerando um dipolo magnético significativo. “O spin do antimônio pode se alinhar em até oito direções distintas, ao contrário dos dois estados típicos que conhecemos. Embora isso pareça simples, ele transforma completamente a dinâmica do sistema. A superposição do spin, apontando em direções opostas, não é apenas uma combinação de ‘para cima’ e ‘para baixo’, pois existem diversos estados quânticos entre esses dois extremos.”
Esse fenômeno tem profundas implicações na construção de computadores quânticos, especialmente quando se utiliza o spin nuclear de um átomo como qubit. Em sistemas tradicionais, um erro de posicionamento do spin pode resultar na perda total da informação. No entanto, com o qubit de antimônio, múltiplos erros podem ocorrer sem que a informação seja irremediavelmente comprometida.

[Imagem: Xi Yu]
Com as oito direções de spin disponíveis, se o ‘0’ for representado como um ‘gato morto’ e o ‘1’ como um ‘gato vivo’, um único erro no átomo de antimônio não será suficiente para corromper o código quântico.
“Como diz o provérbio, um gato tem sete vidas. Um simples arranhão não é capaz de matá-lo. Nosso ‘gato’ metafórico tem sete vidas: seriam necessários sete erros consecutivos para transformar o ‘0’ em um ‘1’! É nesse sentido que a superposição dos estados de spin do antimônio, apontando em direções opostas, é ‘macroscópica’ — pois ocorre em uma escala maior e cria um verdadeiro gato de Schrödinger”, explicou Yu.
Agora, a equipe planeja usar seu “gato de antimônio” para testar e demonstrar protocolos de correção de erros para computação quântica.
Achou útil essa informação? Compartilhe com seus amigos!
Deixe-nos a sua opinião aqui nos comentários.