Cientistas criam plataforma de ‘átomos falantes’ – protótipo de computador quântico acústico analógico

Cientistas da Escola Politécnica Federal de Lausanne (EPFL) criaram um protótipo de um computador quântico acústico analógico, que pretendem desenvolver em uma calculadora completa baseada em princípios operacionais completamente diferentes. Os qubits no sistema proposto seriam capazes de literalmente conversar entre si enquanto estivessem em uma superposição acústica estável. No mundo quântico, a medição destrói tais estados, mas as ondas sonoras não são sensíveis a tal influência.

Fonte da imagem: EPFL

Em seu trabalho, os pesquisadores usaram o fato de que ondas sonoras puras, via de regra, não existem. Um sinal acústico quase sempre contém harmônicos. Isso pode ser comparado a um estado de superposição no mundo quântico — uma infinidade de probabilidades em um único sinal acústico. Essa propriedade pode ser usada para criar qubits acústicos e, consequentemente, um computador quântico acústico analógico, que os cientistas implementaram com sucesso.

«Basicamente, criamos um playground inspirado na mecânica quântica que pode ser personalizado para explorar diferentes sistemas. Nosso metamaterial consiste em elementos ativos facilmente ajustáveis, o que nos permite sintetizar fenômenos que vão além da natureza, dizem os pesquisadores. “Aplicações potenciais incluem controle de ondas e transmissão de energia para telecomunicações, e um dia essa configuração poderá ajudar a extrair energia das ondas.”

A configuração proposta pelos cientistas consiste em átomos “cubos”. Cada “cubo” é equipado com um alto-falante e um microfone. Os microfones medem a força (amplitude) de um sinal e sua frequência. De certa forma, é semelhante à conexão de átomos em uma rede cristalina, onde as vibrações são transmitidas de um átomo para outro.

O protótipo do sistema quântico acústico está longe do nível quântico real. Ondas acústicas apenas aproximam fenômenos quânticos, mas essa imitação é precisa o suficiente para experimentos. De certa forma, os cientistas deram vida ao experimento mental de Schrödinger sobre um gato vivo e morto ao mesmo tempo em uma caixa fechada. O gato também não refletiu o nível quântico de forma alguma, mas deu uma ideia da ausência da lógica usual na aplicação aos fenômenos quânticos.

Além da capacidade de reproduzir um sistema quântico em escala macro, a configuração proposta pode ajudar a resolver um problema puramente utilitário. As pessoas frequentemente sofrem de zumbido, e a natureza desse fenômeno muitas vezes permanece desconhecida. Um computador quântico acústico poderia se tornar um simulador de tais processos, o que ajudaria muitos pacientes com esse distúrbio.