Um dos maiores desafios para transformar a tecnologia quântica de potencial em realidade é fazer com que estados quânticos super delicados durem mais do que alguns milissegundos – e os cientistas acabaram de aumentar por um fator de cerca de 10.000.
Eles fizeram isso lidando com algo chamado decoerência: é a interrupção do ruído ambiente causado por vibrações, flutuações de temperatura e interferência de campos eletromagnéticos que podem facilmente quebrar um estado quântico.
“Com essa abordagem, não tentamos eliminar o ruído ao redor”, diz o engenheiro quântico Kevin Miao, da Universidade de Chicago. “Em vez disso, enganamos o sistema fazendo-o pensar que não experimenta o ruído.”
Ao aplicar um campo magnético alternado contínuo a um tipo de sistema quântico chamado qubit de estado sólido, além dos pulsos eletromagnéticos padrão necessários para manter tal sistema sob controle, a equipe foi capaz de “desligar” o ruído desnecessário.
Os pesquisadores comparam isso a sentar em um carrossel – quanto mais rápido você vai, menos capaz de ouvir o barulho ao seu redor, já que tudo se transforma em um. Nesse caso, os elétrons girando são o carrossel.
Usando a nova abordagem, o sistema qubit de estado sólido foi capaz de permanecer estável por 22 milissegundos – quatro ordens de magnitude ou 10.000 vezes mais em comparação com os esforços anteriores, embora ainda menos de um décimo de um piscar de olhos.
O qubit é a versão quântica de um bit de computador padrão, mas em vez de ser capaz de codificar apenas 1s e 0s, ele pode atingir um estado de superposição que o torna muito mais poderoso.
Decoerência é uma espécie de nêmesis para os cientistas quânticos. Outras tentativas de reduzir o ruído de fundo visaram isolar perfeitamente os sistemas quânticos – o que é tecnicamente muito desafiador – ou usar os materiais mais puros possíveis para construí-los – o que pode ficar caro rapidamente.
A nova abordagem pode oferecer uma solução mais prática.
“Esta descoberta estabelece as bases para novos e estimulantes caminhos de pesquisa na ciência quântica”, disse o físico David Awschalom, do Laboratório Nacional de Argonne, nos Estados Unidos.
“A ampla aplicabilidade desta descoberta, juntamente com uma implementação incrivelmente simples, permite que esta coerência robusta tenha impacto em muitos aspectos da engenharia quântica. Permite novas oportunidades de pesquisa antes consideradas impraticáveis.”
Os pesquisadores dizem que ele deve funcionar em outros campos da física quântica também, sem a necessidade de adaptá-lo muito – bits quânticos supercondutores e sistemas quânticos moleculares, por exemplo, são outros sistemas que podem se beneficiar. Estamos falando sobre tudo, desde supercomputadores até internet inquebrável, aqui.
Nosso futuro quântico ainda está um pouco distante, mas cada passo científico adiante nos deixa um pouco mais perto dele.
“Há muitos candidatos à tecnologia quântica que foram deixados de lado porque não conseguiam manter a coerência quântica por longos períodos de tempo”, diz Miao. “Eles poderiam ser reavaliados agora que temos essa maneira de melhorar maciçamente a coerência.”
“A melhor parte é que é incrivelmente fácil de fazer. A ciência por trás disso é complexa, mas a logística de adicionar um campo magnético alternado é muito simples.”
A pesquisa foi publicada na Science.
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