Pesquisadores Desenvolvem o Primeiro Protótipo de Computador Quântico Distribuído do Mundo

O primeiro protótipo para um computador quântico distribuído foi desenvolvido por pesquisadores. Severin Daiss, Stefan Langenfeld, e outros pesquisadores do Instituto Max Planck de Óptica Quântica em Garching realizaram a primeira operação de computador lógico quântico entre dois módulos quânticos separados.

A equipe interconectou dois qubits, as unidades de memória e processamento de computadores quânticos, em dois laboratórios diferentes para um computador quântico distribuído. Isso foi feito ligando os qubits com uma longa fibra óptica medida em 60 metros.

O nível de cálculos complexos que um computador quântico pode realizar aumenta com mais qubits interconectados. As operações de computação básicas são baseadas naqueles portais lógicos quânticos entre dois qubits, mas se um computador quântico for superior a um computador tradicional, ele deve interconectar dezenas a milhares de qubits para a mesma quantidade de operações quânticas.

Os laboratórios líderes de hoje ainda lutam com essa barreira, e um computador quântico desse tamanho ainda não foi construído. À medida que o número de qubits ao lado um do outro aumenta, também aumenta a dificuldade de isolá-los e controlá-los ao mesmo tempo.

Criando Unidade de Processamento Conjunta

A equipe apresentou seu novo estudo na revista Science, e foi apoiado pelo Instituto de Ciências Fotônicas. No estudo, dois módulos de qubits foram conectados com sucesso a 60 metros, resultando na formação de um computador quântico básico com dois qubits.

“Ao longo dessa distância, realizamos uma operação de computação quântica entre dois conjuntos de qubits independentes em laboratórios diferentes,” disse Daiss.

Com essa nova abordagem, é possível que vários pequenos computadores quânticos sejam mesclados em uma unidade de processamento conjunta.

Embora a conexão de qubits distantes para emaranhamentos tenha sido alcançada anteriormente, essa é a primeira vez que a conexão pode levar a computações quânticas. O novo sistema funciona com dois módulos, cada um com um átomo como um qubit, posicionado entre dois espelhos. Os módulos enviam um único fóton que é transportado na fibra óptica, e é emaranhado com os estados quânticos dos qubits.

O próximo passo para a equipe é conectar mais de dois módulos, bem como hospedar ainda mais qubits nos módulos.

De acordo com Gerhard Rempre, o líder da equipe e diretor do instituto, o novo estudo irá avançar ainda mais a tecnologia quântica.

“Nosso esquema abre um novo caminho de desenvolvimento para computação quântica distribuída,” disse Rempre.

Ao superar algumas das limitações que cercam os computadores quânticos existentes e a integração de qubits em uma configuração única, a nova abordagem pode levar a sistemas muito mais poderosos no futuro.