Cientistas descobriram uma maneira de criar qubits com estabilidade recorde – eles podem ser feitos de pares de partículas elementares

Os cientistas descobriram uma base para qubits com resistência extremamente alta à interferência. No experimento, a coerência dos candidatos qubits ultrapassou 10 segundos, o que é o dobro do caso do registro recente no Laboratório Nacional de Argonne. A capacidade de manter a estabilidade dos estados quânticos por muitos segundos significa que os cálculos quânticos podem ser realizados de acordo com algoritmos complexos – isso ajudará a quebrar cifras e muito mais.

Representação artística de qubits de pares de partículas oscilantes. Fonte da imagem: Sampson Wilcox/RLE

A descoberta foi feita por um grupo de cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT). É teoricamente e praticamente conhecido que grupos e, em particular, interações de pares de partículas elementares estão em vários fenômenos físicos. Por exemplo, os chamados pares de Cooper, que são pares de elétrons correlacionados, são responsáveis ​​pelo fenômeno da supercondutividade. Cientistas do MIT, durante o estudo do comportamento de pares de isótopos de potássio-40, descobriram que sob certas condições eles podem estar em um estado vibracional de superposição. E esse estado persistiu por mais de 10 segundos – um tempo inimaginavelmente longo para os padrões modernos de sistemas quânticos práticos.

O efeito foi descoberto quando os isótopos foram resfriados a uma temperatura de 100 nanokelvins (-273°C) e colocados em uma rede óptica criada por um sistema de lasers. Descobriu-se que pares de partículas (férmions) capturados em armadilhas ópticas moviam-se de forma síncrona, como se fossem uma única molécula. Ao mesmo tempo, o efeito da superposição se manifestou nas oscilações – elas se aproximavam e simultaneamente em direções diferentes.

Segundo os cientistas, tal manifestação de propriedades quânticas é um caminho direto para qubits resistentes a ruídos recordes. “O movimento geral e relativo de cada par implementa um qubit confiável protegido por simetria de troca”, diz um artigo na Nature. No entanto, os cientistas ainda não sabem como implementar esse qubit para organizar os cálculos, mas pretendem estudar essa questão.