Harvard montará um simulador quântico programável de 256 qubit – o maior do mundo

Uma equipe de físicos do Harvard Institute of Technology e de várias outras universidades projetou e está se preparando para montar o maior simulador quântico programável de 256 qubit já construído. Este será um passo importante em direção aos sistemas quânticos de grande escala que tem o potencial de mudar muito no campo da computação quântica. O número de estados quânticos em tal simulador é maior do que o número de átomos no sistema solar.

No laboratório de Lukin em Harvard (professor ao fundo). Fonte da imagem: Rose Lincoln / Fotógrafa da equipe de Harvard

O novo sistema está sendo criado no laboratório de Harvard do professor Mikhail Lukin, um dos maiores cientistas do mundo em sistemas quânticos. O desenvolvimento é baseado em uma plataforma quântica criada em laboratório, que anteriormente permitia a criação de um simulador quântico de 51 qubit. “Isso move a pesquisa para uma nova área onde ninguém nunca esteve antes”, diz Mikhail Lukin. “Estamos entrando em uma parte totalmente nova do mundo quântico.”

Deve-se notar que Lukin não considera seu sistema como um computador quântico. Ele honestamente admite que este é um simulador de processos quânticos em um campo de aplicação muito estreito. Além disso, o professor não tem ideia de quais problemas práticos e como os computadores quânticos podem resolver, mas espera muitas descobertas científicas interessantes de plataformas quânticas experimentais, principalmente as fundamentais.

A plataforma de simulador quântico proposto por Lunin usa defeitos em estruturas cristalinas, por exemplo, em diamantes artificiais, onde átomos de rubídio super-resfriados são colocados. Os átomos podem ser operados com o auxílio das chamadas pinças ópticas ou laser, o que deu o direito de chamar a instalação de um simulador “programável”. Inicialmente, os átomos são povoados nos defeitos da rede cristalina do material de suporte de forma aleatória e, em seguida, com pinças ópticas eles são movidos para as posições necessárias para o experimento – é assim que o simulador é programado.

Собранная из серии картинок анимация, где каждая точка — это атом рубидия. Источник изображения: группа Лукина

Animação montada a partir de uma série de imagens, onde cada ponto é um átomo de rubídio. Fonte da imagem: grupo de Lukin

Depois de criar as condições de simulação, o processo é iniciado e o cientista pode apenas observar como os processos quânticos ocorrem no material e como eles terminarão. A precisão de operar com átomos é tão alta que permite desenhar uma imagem animada com átomos, o que os cientistas mostraram claramente.

Bem, um simulador quântico programável de 256 qubit permitirá que você desenhe imagens mais detalhadas de Mario. Mas, falando sério, experimentar a simulação quântica em um novo nível ajudará os físicos a se moverem ainda mais longe no caminho para sistemas quânticos multiqubit e descobrir muitas coisas interessantes.

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