Avançando na computação

Qubit geométrico é imune a interferências externas

Redação do Site Inovação Tecnológica -  04/03/2016

 O feito foi possível graças a um conceito geométrico conhecido como Fase de Berry, que pode ser entendida como um equivalente quântico do conhecido pêndulo de Foucault. [Imagem: Peter Allen]

Qubit geométrico

Qubits são muito bons, podendo conter qualquer valor entre 0 e 1, mas também são muito chatos, importando-se com qualquer coisa que aconteça ao seu redor, o que os faz emburrar e perder os dados.

Por isso, o maior trabalho na construção de uma memória ou processador quântico é isolar os qubits de qualquer ruído ou interferência externa.

Mas agora pesquisadores alemães e norte-americanos usaram a geometria para executar uma operação lógica quântica - a rotação do qubit, que faz variar seu valor - que, surpreendentemente, é intrinsecamente resistente ao ruído, bem como a variações na intensidade ou na duração dos controles usados para gravar e ler seus dados.

Fase Berry

O feito foi possível graças a um conceito geométrico conhecido como Fase de Berry, que pode ser entendida como um equivalente quântico do conhecido pêndulo de Foucault, que oscila e gira ao mesmo tempo, atingindo vários pontos em volta de uma esfera imaginária em sua base, e não apenas dois pontos, como os pêndulos normais.

O qubit é rotacionado livremente dentro de um nanocristal de diamante. [Imagem: Christopher G. Yale et al. - 10.1038/nphoton.2015.278]

Esse pêndulo de Foucault quântico foi implementado através de meios puramente ópticos - usando apenas luz - dentro de um pequeno defeito, conhecido como vacância de nitrogênio, no interior de um cristal de diamante.

• Processador quântico é construído dentro de um diamante

Os pesquisadores manipularam a fase Berry do qubit usando um laser, em vez de usar a técnica mais comum, que controla os qubits no diamante usando micro-ondas. Controlar os qubits por luz é muito mais prático não apenas para processar, mas também para transmitir informação quântica.

"Nós tendemos a ver as operações quânticas como muito frágeis e suscetíveis ao ruído, especialmente quando comparadas com a eletrônica convencional. Em contraste, a nossa abordagem mostra uma incrível resistência às influências externas, cumprindo um requisito fundamental para qualquer tecnologia quântica prática," comentou o professor David Awschalom, que chefia uma das equipes mais atuantes no campo da spintrônica e da computação quântica.

Bibliografia:

Optical manipulation of the Berry phase in a solid-state spin qubit
Christopher G. Yale, F. Joseph Heremans, Brian B. Zhou, Adrian Auer, Guido Burkard, David D. Awschalom
Nature Photonics
Vol.: 10, 184-189
DOI: 10.1038/nphoton.2015.278