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Está pronto o primeiro BIOS para computadores quânticos
Redação do Site Inovação Tecnológica
A equipe usou íons de itérbio e um processo chamado desacoplamento dinâmico, que suprime os erros cancelando as flutuações - eles tiram partida da interferência para minimizar os erros.[Imagem: Kaveh Khodjasteh et al.]
Embora já exista um tipo de computador quântico no mercado, os cientistas continuam trabalhando com afinco em busca dos "computadores quânticos puros", sem qualquer hibridização com a eletrônica atual.
Contudo, qualquer que seja a abordagem, para serem práticos e viáveis, os paralelos são inevitáveis, já que os computadores quânticos precisam de elementos que façam as vezes dos componentes eletrônicos tradicionais.
Nesse esforço, um grupo das universidades de Sidney (Austrália) e Dartmouth (EUA) acaba de idealizar um novo tipo de memória quântica que permite guardar os dados por um longo período, e sua posterior recuperação com baixo período de latência.
É uma espécie de BIOS para computadores quânticos, o programa de baixo nível que coordena o hardware e permite que os aplicativos rodem sem se preocupar em como funciona a memória ou o disco rígido, por exemplo.
"Nós desenvolvemos agora um 'firmware' quântico adequado para controlar uma memória quântica prática e útil. Mas o que é mais importante é que nós demonstramos que, com a nossa abordagem, um usuário pode garantir que a taxa de erros nunca cresça além de um certo nível, mesmo depois de períodos muito longos, desde que sejam cumpridas certas restrições," disse Michael Biercuk, um dos autores da proposta.
Repetidor quântico
A mesma física que faz com que os computadores quânticos sejam potencialmente muito poderosos também os torna muito propensos a cometer erros, mesmo quando o dado está apenas armazenado na memória, sem ser utilizado - essa perda é devida a um fenômeno quântico chamado decoerência.
Assim, para início de conversa, o problema fundamental é manter a informação quântica "viva" por longos períodos, acessível ao processador.
Para aumentar a vida útil do dado nos qubits, Kaveh Khodjasteh e seus colegas criaram um repetidor quântico, uma espécie de amplificador que reforça periodicamente o sinal.
Esquemas avançados, como o armazenamento de dados em qubits de cristais sólidos, poderão tirar proveito do novo "BIOS" quântico. [Imagem: Hugues de Riedmatten]
A ideia de repetidores quânticos - equivalentes aos conhecidos hubs das redes comuns - não é nova, mas a equipe afirma que seu esquema é melhor do que qualquer outro já proposto ou testado experimentalmente até hoje.
A equipe usou íons de itérbio e um processo chamado desacoplamento dinâmico, que suprime os erros cancelando as flutuações - eles tiram partida da interferência para minimizar os erros.
"Nossa nova abordagem nos permite atingir simultaneamente baixas taxas de erro e tempos de armazenamento muito longos," disse Biercuk.
Comunicações quânticas
Enquanto hoje os dados quânticos têm uma vida útil medida em microssegundos - 100 microssegundos é a melhor marca obtida até agora -, o grupo afirma que seu nome "firmware" permitirá o armazenamento de dados em qubits com vida útil de horas.
"E nosso trabalho também resolve uma questão prática, o fornecimento de baixos períodos de latência, permitindo a recuperação dos dados conforme a necessidade, com apenas um curto retardo para extrair a informação armazenada," completou o cientista.
O trabalho de Kaveh Khodjasteh e seus colegas não resultou em uma memória quântica específica, mas em um esquema válido para qualquer dispositivo - é por isso que eles o chamam de firmware, e é justamente esse o grande trunfo deste trabalho.
Ainda que não resultem em computadores quânticos imediatos, repetidores quânticos podem ter impacto imediato nas comunicações quânticas, sobretudo em esquemas de criptografia mais aprimorados do que os atuais, e virtualmente à prova de bisbilhoteiros.
Bibliografia:
Designing a practical high-fidelity long-time quantum memory
Kaveh Khodjasteh, Jarrah Sastrawan, David Hayes, Todd J. Green, Michael J. Biercuk, Lorenza Viola
Nature Communications
Vol.: 4, Article number: 2045
DOI: 10.1038/ncomms3045
Redação do Site Inovação Tecnológica
Embora já exista um tipo de computador quântico no mercado, os cientistas continuam trabalhando com afinco em busca dos "computadores quânticos puros", sem qualquer hibridização com a eletrônica atual.
Contudo, qualquer que seja a abordagem, para serem práticos e viáveis, os paralelos são inevitáveis, já que os computadores quânticos precisam de elementos que façam as vezes dos componentes eletrônicos tradicionais.
Nesse esforço, um grupo das universidades de Sidney (Austrália) e Dartmouth (EUA) acaba de idealizar um novo tipo de memória quântica que permite guardar os dados por um longo período, e sua posterior recuperação com baixo período de latência.
É uma espécie de BIOS para computadores quânticos, o programa de baixo nível que coordena o hardware e permite que os aplicativos rodem sem se preocupar em como funciona a memória ou o disco rígido, por exemplo.
"Nós desenvolvemos agora um 'firmware' quântico adequado para controlar uma memória quântica prática e útil. Mas o que é mais importante é que nós demonstramos que, com a nossa abordagem, um usuário pode garantir que a taxa de erros nunca cresça além de um certo nível, mesmo depois de períodos muito longos, desde que sejam cumpridas certas restrições," disse Michael Biercuk, um dos autores da proposta.
Repetidor quântico
A mesma física que faz com que os computadores quânticos sejam potencialmente muito poderosos também os torna muito propensos a cometer erros, mesmo quando o dado está apenas armazenado na memória, sem ser utilizado - essa perda é devida a um fenômeno quântico chamado decoerência.
Assim, para início de conversa, o problema fundamental é manter a informação quântica "viva" por longos períodos, acessível ao processador.
Para aumentar a vida útil do dado nos qubits, Kaveh Khodjasteh e seus colegas criaram um repetidor quântico, uma espécie de amplificador que reforça periodicamente o sinal.
A ideia de repetidores quânticos - equivalentes aos conhecidos hubs das redes comuns - não é nova, mas a equipe afirma que seu esquema é melhor do que qualquer outro já proposto ou testado experimentalmente até hoje.
A equipe usou íons de itérbio e um processo chamado desacoplamento dinâmico, que suprime os erros cancelando as flutuações - eles tiram partida da interferência para minimizar os erros.
"Nossa nova abordagem nos permite atingir simultaneamente baixas taxas de erro e tempos de armazenamento muito longos," disse Biercuk.
Comunicações quânticas
Enquanto hoje os dados quânticos têm uma vida útil medida em microssegundos - 100 microssegundos é a melhor marca obtida até agora -, o grupo afirma que seu nome "firmware" permitirá o armazenamento de dados em qubits com vida útil de horas.
"E nosso trabalho também resolve uma questão prática, o fornecimento de baixos períodos de latência, permitindo a recuperação dos dados conforme a necessidade, com apenas um curto retardo para extrair a informação armazenada," completou o cientista.
O trabalho de Kaveh Khodjasteh e seus colegas não resultou em uma memória quântica específica, mas em um esquema válido para qualquer dispositivo - é por isso que eles o chamam de firmware, e é justamente esse o grande trunfo deste trabalho.
Ainda que não resultem em computadores quânticos imediatos, repetidores quânticos podem ter impacto imediato nas comunicações quânticas, sobretudo em esquemas de criptografia mais aprimorados do que os atuais, e virtualmente à prova de bisbilhoteiros.
Bibliografia:
Designing a practical high-fidelity long-time quantum memory
Kaveh Khodjasteh, Jarrah Sastrawan, David Hayes, Todd J. Green, Michael J. Biercuk, Lorenza Viola
Nature Communications
Vol.: 4, Article number: 2045
DOI: 10.1038/ncomms3045