Os pesquisadores descobriram uma maneira de proteger os sistemas qua¢nticos altamente fra¡geis do rua­do, o que poderia ajudar no projeto e desenvolvimento de novos dispositivos qua¢nticos, como computadores qua¢nticos ultra-poderosos.

Os pesquisadores, da Universidade de Cambridge, mostraram que aspartículas microsca³picas podem permanecer intrinsecamente ligadas, ou emaranhadas, a longas distâncias, mesmo que haja interrupções aleata³rias entre elas. Usando a matemática da teoria qua¢ntica, eles descobriram uma configuração simples ondepartículas emaranhadas podem ser preparadas e estabilizadas mesmo na presença de rua­do, tirando proveito de uma simetria atéentão desconhecida em sistemas qua¢nticos .

Seus resultados, relatados na revista Physical Review Letters , abrem uma nova janela para o misterioso mundo qua¢ntico que pode revolucionar a tecnologia futura, preservando os efeitos qua¢nticos em ambientes ruidosos , que éo maior obsta¡culo para o desenvolvimento de tal tecnologia. Aproveitar essa capacidade seráo cerne dos computadores qua¢nticos ultrarra¡pidos.

Os sistemas qua¢nticos são construa­dos sobre o comportamento peculiar daspartículas nonívelata´mico e podem revolucionar a maneira como ca¡lculos complexos são realizados. Enquanto um bit de computador normal éuma chave elanãtrica que pode ser definida como um ou zero, um bit qua¢ntico, ou qubit , pode ser definido como um, zero ou ambos ao mesmo tempo. Além disso, quando dois qubits estãoemaranhados, uma operação em um afeta imediatamente o outro, não importa quanto distantes eles estejam. Esse estado dual éo que da¡ poder a um computador qua¢ntico. Um computador construa­do com qubits emaranhados em vez de bits normais poderia realizar ca¡lculos muito além da capacidade atémesmo dos supercomputadores mais poderosos.

"No entanto, qubits são coisas extremamente exigentes, e o menor rua­do em seu ambiente pode causar a quebra de seu emaranhamento", disse o Dr. Shovan Dutta, do Laborata³rio Cavendish de Cambridge, o primeiro autor do artigo. "Atéque possamos encontrar uma maneira de tornar os sistemas qua¢nticos mais robustos, suas aplicações no mundo real sera£o limitadas."

Va¡rias empresas - principalmente IBM e Google - desenvolveram computadores qua¢nticos funcionais, embora atéagora tenham sido limitados a menos de 100 qubits. Eles exigem isolamento quase total do rua­do e, mesmo assim, tem uma vida útil muito curta de alguns microssegundos. Ambas as empresas tem planos de desenvolver computadores qua¢nticos de 1000 qubit nos pra³ximos anos, embora, a menos que os problemas de estabilidade sejam superados, os computadores qua¢nticos não atingira£o o uso prático.

Agora, Dutta e seu co-autor, Professor Nigel Cooper, descobriram um sistema qua¢ntico robusto onde vários pares de qubits permanecem emaranhados mesmo com muito rua­do.

Eles modelaram um sistema ata´mico em uma formação de rede, onde os a¡tomos interagem fortemente uns com os outros, saltando de um local da rede para outro. Os autores descobriram que se o rua­do fosse adicionado no meio da rede, isso não afetaria aspartículas emaranhadas entre os lados esquerdo e direito. Esse recurso surpreendente resulta de um tipo especial de simetria que conserva o número de pares emaranhados.

"Nãoespera¡vamos esse tipo de emaranhamento estabilizado", disse Dutta. "Na³s tropea§amos nessa simetria oculta, o que émuito raro nesses sistemas barulhentos."

Eles mostraram que essa simetria oculta protege os pares emaranhados e permite que seu número seja controlado de zero a um grande valor ma¡ximo. Conclusaµes semelhantes podem ser aplicadas a uma ampla classe de sistemas fa­sicos e podem ser realizadas com ingredientes já existentes em plataformas experimentais, abrindo caminho para um emaranhamento controla¡vel em um ambiente ruidoso.

"Perturbações ambientais descontroladas são ruins para a sobrevivaªncia de efeitos qua¢nticos como o emaranhamento, mas pode-se aprender muito projetando deliberadamente tipos específicos de perturbações e vendo como aspartículas respondem", disse Dutta. "Mostramos que uma forma simples de perturbação pode realmente produzir - e preservar - muitos pares emaranhados, o que éum grande incentivo para desenvolvimentos experimentais neste campo."

Os pesquisadores esperam confirmar suas descobertas tea³ricas com experimentos no pra³ximo ano.