Pesquisadores observam salto quântico no som em tempo real pela primeira vez

Componente do computador quântico do Google Reuters via Google Imagine tocar um sino. Para os nossos ouvidos, o som vai diminuindo aos poucos até desaparecer....

Componente do computador quântico do Google Reuters via Google Imagine tocar um sino. Para os nossos ouvidos, o som vai diminuindo aos poucos até desaparecer. Mas, em uma escala extremamente pequena, o comportamento é diferente: a energia não varia de maneira contínua, mas em pequenas unidades, dando "pulos". E pesquisadores da Universidade Stanford conseguiram observar pela primeira vez, em tempo real, o momento em que uma dessas unidades de som desaparece, o chamado salto quântico. A equipe criou um dispositivo semelhante a um pequeno diapasão (instrumento metálico em forma de forquilha) sobre a superfície de um chip e o conectou a um qubit supercondutor – um componente usado em computadores quânticos que, neste experimento, funcionou como detector. 💻Assim como os computadores clássicos, os computadores quânticos são máquinas de resolver problemas. Mas, em vez de bits, a computação quântica usa qubits. ➡️Os qubits processam dados como os bits tradicionais, mas, ao aproveitar fenômenos quânticos, eles têm acesso a uma matemática mais complexa, voltada a um tipo diferente de computação. Entenda mais sobre computadores quânticos nesta reportagem Computadores quânticos podem descriptografar em segundos documentos que os atuais demorariam milênios Os pesquisadores prepararam o sistema com aproximadamente uma unidade quântica de som, chamada fônon, e fizeram medições repetidas para verificar se ela ainda estava presente. Como a vibração do dispositivo durava por um período relativamente longo, foi possível realizar centenas de medições e acompanhar o momento em que o fônon desapareceu. "Em nossos dados, medimos repetidamente o qubit em seu estado excitado ou fundamental e, no momento do salto, vemos uma mudança abrupta de um tipo de resultado predominante para o outro, em vez de um desaparecimento gradual", detalha o professor associado de Stanford, Amir Safavi-Naeini, em entrevista ao g1. O uso do salto quântico em novas tecnologias A observação é considerada um passo importante porque a capacidade de fazer medições repetidas desse tipo é necessária para algumas aplicações futuras da tecnologia quântica. Uma delas é a criação de memórias quânticas, sistemas capazes de armazenar informação quântica. Os pesquisadores também pretendem usar sistemas mecânicos para desenvolver técnicas de correção de erros em futuros computadores quânticos. 👉Um dos desafios dos computadores quânticos é justamente preservar esses estados por tempo suficiente e identificar erros que possam ocorrer durante uma operação. Segundo o pesquisador, os ressonadores mecânicos usados no experimento podem ser interessantes porque conseguem armazenar informação quântica por um período relativamente longo e podem ser fabricados em tamanhos muito pequenos. LEIA MAIS: O laboratório secreto onde o Google testa o computador mais poderoso do mundo na corrida pela IA quântica Como era o Universo antes do Universo: do vácuo quântico às galáxias Esse tipo de tecnologia, bastante complexa para quem não é do mundo da física, também pode ser utilizada futuramente para melhorar equipamentos utilizados no dia a dia, como os smartphones. "A capacidade de desenvolver dispositivos acústicos com perdas muito baixas e controle extremamente preciso pode ter consequências tecnológicas mais amplas – por exemplo, para uma navegação melhor, medição de tempo e medições precisas de gases e moléculas", prevê o pesquisador. Apesar das diversas aplicações, Amir pondera que isso não significa que a descoberta vá chegar imediatamente aos celulares. "O que estamos fazendo agora ainda é um experimento quântico que funciona em temperaturas muito baixas, portanto, isso não é algo que será diretamente incorporado a um smartphone no próximo ano", comenta. Próximos passos Os pesquisadores ainda precisam melhorar a própria técnica de medição. Atualmente, cada medição preserva o número de fônons com uma probabilidade de aproximadamente 99%. O problema é que, como a medição precisa ser repetida muitas vezes para acompanhar o sistema, mesmo essa pequena perturbação acaba reduzindo o tempo de vida da vibração. "Se conseguirmos melhorar isso, deveremos ser capazes de observar trajetórias e saltos por períodos muito mais longos entre níveis de energia mais altos", detalha o pesquisador. Outro objetivo é conectar vários ressonadores mecânicos ao mesmo qubit. A ideia é começar a construir uma memória quântica mecânica capaz de detectar quando um erro ocorreu e, futuramente, corrigi-lo.