Cientistas acionam um computador quântico disparando um laser na sequência de Fibonacci

Engenheiros do Flatiron Institute anunciaram que conseguiram criar um novo estado da matéria enviando pulsos de laser na sequência de Fibonacci para um computador quântico no Colorado. As características desta sequência garantiram a estabilidade deste estado ao longo do experimento.

Fonte da imagem: simonsfoundation.org

Assim como a matéria comum pode existir em estado sólido, líquido, gasoso ou plasmático, a matéria quântica também tem suas próprias fases. O estado quântico da matéria descreve seu comportamento no nível das partículas – átomos ou elétrons. Alguns anos atrás, os físicos descobriram um corpo quântico superduro e, no ano passado, foi confirmada a existência de um líquido de spin quântico previamente previsto. Agora, os cientistas afirmam ter descoberto mais um estado quântico da matéria.

Bits quânticos ou qubits são semelhantes aos eletrônicos, pois podem assumir o valor de “0” ou “1” ou levá-los simultaneamente em superposição, o que permite que os computadores quânticos processem possíveis soluções para determinados problemas muito mais rapidamente do que os computadores tradicionais. Algum dia eles serão capazes de resolver problemas que geralmente são inacessíveis aos computadores clássicos.

Qubits são frequentemente representados como átomos – no estudo descrito, os cientistas trabalharam com 10 íons de itérbio (um elemento químico) que eram controlados por campos elétricos e controlados por pulsos de laser. Ao descrever qubits em relação uns aos outros, eles são considerados emaranhados. O emaranhamento é sua relação especial, que desaparece quando o valor de qualquer um dos qubits se torna certo: o sistema perde coerência e a operação quântica é interrompida. Portanto, manter o estado quântico dos qubits é a tarefa mais importante da computação quântica – ela pode ser perturbada pelas menores flutuações de temperatura, campos eletromagnéticos ou vibração mecânica.

Usando pulsos de laser periódicos, os cientistas do Flatiron mantiveram o estado quântico de 10 qubits de itérbio por 1,5 segundos. No entanto, ao enviar impulsos na sequência de Fibonacci, eles conseguiram manter os qubits extremos no estado certo por 5,5 segundos – esse tempo poderia ser aumentado ainda mais, mas o experimento durou tanto tempo. Os pulsos de laser na sequência de Fibonacci são como duas frequências que nunca coincidem – é uma espécie de quase-cristal, ou seja, um padrão ordenado, mas não periódico.

Cada número na sequência de Fibonacci é igual à soma dos dois anteriores (1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, etc.) – sua história remonta a mais de dois mil anos e está associada ao so- chamada proporção áurea. Como se viu, também é aplicável na computação quântica. O bombardeio de qubits com pulsos periódicos de laser (formato ABAB) não conseguiu estender o estado quântico do sistema. E usando a sequência de Fibonacci (A-AB-ABA-ABAAB, etc.), foi obtido um esquema quase periódico, que ajudou a se livrar de erros nos qubits extremos – os mais distantes do centro da configuração em qualquer dado Tempo.