Uma equipe de engenheiros, físicos e especialistas em computação da empresa canadense Xanadu Quantum Technologies Inc. revelou o que eles descrevem como o primeiro protótipo de computador quântico fotônico escalável e conectado do mundo.

Em seu artigo publicado na revista Nature , o grupo descreve como projetou e construiu seu computador quântico modularizado e como ele pode ser facilmente dimensionado para praticamente qualquer tamanho desejado.

À medida que cientistas ao redor do mundo continuam a trabalhar para o desenvolvimento de um computador quântico verdadeiramente útil, os fabricantes dessas máquinas continuam a apresentar ideias de design. Neste novo esforço, a equipe de pesquisa construiu um computador quântico baseado em um design modular. A ideia deles era construir uma única caixa básica usando apenas alguns qubits para as aplicações mais simples. Conforme a necessidade surge, outra caixa pode ser adicionada, depois outra e outra — com todas as caixas trabalhando juntas como uma rede, como um único computador.

À medida que cada caixa, ou rack de servidor quântico, é adicionado, o poder de processamento cresce. A equipe sugere ainda que milhares de racks poderiam ser conectados por meio de cabos de fibra, criando um computador quântico massivo com enormes capacidades de processamento. Além disso, os pesquisadores tornaram todo o sistema baseado em fótons, eliminando a necessidade de conectar partes baseadas em fótons com partes tradicionais baseadas em elétrons.

Para testar suas ideias, os pesquisadores construíram um protótipo — uma rede de quatro racks de servidores usando 84 squeezers , o que resultou em um computador com 12 qubits físicos. O primeiro rack é um pouco diferente dos outros três.

Ele contém os lasers de entrada enquanto os outros três abrigam componentes quânticos divididos em cinco subsistemas principais: fontes, onde os qubits baseados em fótons são criados; um sistema de buffer que armazena os qubits; uma refinaria que multiplexa os qubits para melhorar a qualidade e criar pares de qubits emaranhados; roteamento, que auxilia no emaranhamento e agrupamento; e a QPU, que cria links espaciais finalizados em estados de cluster e realiza outras funções. Eles também observam que, como o sistema é totalmente fotônico, ele não precisa ser resfriado — ele funciona em temperatura ambiente.

A equipe de pesquisa testou seu sistema criando um tipo exclusivo de estado emaranhado com bilhões de modos e ficou satisfeita com os resultados, sugerindo que eles mostraram que seu sistema é capaz de realizar cálculos complexos e em larga escala com um alto grau de tolerância a falhas.