Os computadores quânticos mostram potencial para resolver problemas que as máquinas tradicionais não conseguem, mas a descoerência limita seu avanço. Quando os qubits interagem com o ambiente, a informação pode ser perdida, e o ruído eletromagnético também pode destruir estados quânticos. Pesquisadores da Chalmers University of Technology projetaram um novo sistema quântico, construído em torno de superátomos gigantes, com o objetivo de reduzir a descoerência e aumentar a estabilidade.
Este estudo, liderado pelo pesquisador de pós-doutorado Lei Du, fundiu pela primeira vez os conceitos de átomo gigante e superátomo. Átomos gigantes conectam-se a ondas de luz ou som em múltiplos pontos, criando um efeito de "eco quântico" que ajuda a preservar a informação quântica. Superátomos, por sua vez, consistem em múltiplos átomos compartilhando um estado quântico, agindo como uma unidade. O superátomo gigante combina essas duas características, fornecendo uma nova ferramenta para controlar a informação quântica.
"Um superátomo gigante pode ser imaginado como vários átomos gigantes trabalhando juntos como uma única entidade, exibindo interações não-locais entre luz e matéria. Isso permite que informações quânticas de múltiplos qubits sejam armazenadas e controladas dentro de uma unidade, sem a necessidade de circuitos circundantes cada vez mais complexos", explica Lei Du. Anton Frisk Kockum, coautor do estudo, acrescenta: "Essa auto-interação leva a efeitos quânticos altamente benéficos, reduz a descoerência e confere ao sistema uma forma de memória de interações passadas."
O sistema de superátomos gigantes promete expandir a capacidade de emaranhamento quântico, crucial para construir computadores quânticos poderosos. Os pesquisadores descreveram dois modos de conexão: um com arranjo compacto para transferir estados quânticos sem perda de informação, e outro com conexão de longa distância para distribuir emaranhamento. Isso abre caminho para aplicações em comunicação quântica e redes.
Janine Splettstoesser, professora de Física Quântica Aplicada na Chalmers University of Technology, afirma: "Os superátomos gigantes abrem a porta para capacidades completamente novas, fornecendo-nos um novo e poderoso conjunto de ferramentas. Eles nos permitem controlar a informação quântica e criar emaranhamento de maneiras sem precedentes, até então impossíveis." O design pode ser integrado com outras tecnologias quânticas, impulsionando o desenvolvimento de sistemas quânticos escaláveis e práticos.
Detalhes da publicação: Autores: Lei Du, Xin Wang, Anton Frisk Kockum, Janine Splettstoesser; Título: «Giant superatoms» could finally solve quantum computing’s biggest problem; Publicado em: Physical Review Letters (2025); Informação do periódico: Physical Review Letters