Entenda como pesquisadores conseguiram fazer teletransporte inédito

Pesquisadores da Universidade de Oxford quebram barreiras da computação quântica com teletransporte de partículas entre processadores

Cientistas da Universidade de Oxford anunciaram em um artigo publicado em 5 de fevereiro na revista Nature que conseguiram teletransportar partículas entre processadores quânticos distantes um do outro, documentando de forma inédita o teletransporte de partículas quânticas.

As partículas quânticas são menores que o átomo e possuem regras de funcionamento diferente das da matéria em maior escala. Neste mundo infinitamente pequeno, é possível, inclusive, que a luz teletransporte informações, se comportando, quando convém, como um sólido.

Há alguns anos a física e a computação têm trabalhado com supercomputadores quânticos para aproveitar a capacidade das pequenas partículas e fazer o transporte imediato delas, o que pode revolucionar a ciência da informação e transformar a capacidade de processamento de computadores quânticos.

Os computadores funcionam com portas lógicas, componentes que manipulam bits para processar informações e realizar operações. Na computação quântica, essas portas podem realizar operações de processamento complexo de forma quase infinita.

O que os pesquisadores da Universidade de Oxford conseguiram fazer foi teletransportar a informação entre portas de sistemas que estavam fisicamente separados, com ambos operando em conjunto para a solução de problemas como se estivessem integrados em um mesmo espaço.

Ao adaptar cuidadosamente essas interações, podemos executar portas quânticas lógicas — as operações fundamentais da computação quântica — entre qubits alojados em computadores quânticos separados. Essa inovação nos permite efetivamente ‘conectar’ processadores quânticos distintos em um único computador quântico”, explica o físico Dougal Main, líder do estudo.

O avanço envolve a criação de um sistema de computação quântica distribuída, ou seja, a interconexão de processadores quânticos em diferentes locais. A transmissão ocorre por fótons, de forma quase instantânea e sem perda de dados, possibilitando a criação de algoritmos quânticos de forma inédita.

Nesse processo, partículas em duas portas diferentes compartilham um mesmo estado independente da distância. Assim, a informação de um fóton pode ser transferida instantaneamente para outro fóton emaranhado, sem que o original precise percorrer o espaço.

A pesquisa apresenta uma solução para um dos maiores desafios da computação quântica: a escalabilidade. Tradicionalmente, aumentar a capacidade de um computador quântico exigiria juntar milhões de qubits em um único dispositivo, o que se mostra inviável em termos de tamanho e controle das interações. Agora, é possível conectar pequenos módulos quânticos separados no espaço, abrindo caminho para redes quânticas maiores e mais complexas.

O conceito é análogo ao funcionamento de supercomputadores, que utilizam múltiplos processadores para realizar tarefas complexas. No caso da computação quântica, a conexão entre os módulos é feita por uma rede fotônica, que utiliza a luz para transportar informações. O processo permite que os módulos sejam atualizados ou modificados sem comprometer o funcionamento da rede como um todo.

Esse tipo de teletransporte não apenas supera a limitação de distância, mas também facilita a comunicação e processamento de dados em redes quânticas distribuídas. Na prática, é como anotar todas as informações de uma enciclopédia em uma única folha de papel e conseguir dobrá-la de forma que seja facilmente transportada e bem legível.

No estudo de Oxford, foram usados dois tipos de tecnologias quânticas: as partículas de luz (fótons) tiveram a capacidade única de transmitir informações por longas distâncias, e íons presos e controlados foram usados para armazenar grandes quantidades de dados.

O uso combinado de fótons e íons presos mostra que sistemas híbridos podem ser eficazes na implementação de redes quânticas. O desafio seguinte para os pesquisadores será melhorar a fidelidade dos processos, tornando a transferência de informações ainda mais precisa e robusta, sem interferências externas.

David Lucas, cientista-chefe do UK Quantum Computing and Simulation Hub, comentou sobre as implicações do estudo: “Nosso experimento demonstra que o processamento de informações quânticas distribuídas é viável com a tecnologia atual. No entanto, aumentar a escala dos computadores quânticos continua sendo um desafio técnico significativo”, afirma.

À medida que os cientistas avançam, eles buscam soluções para reduzir as taxas de erro nos processos de teletransporte e ampliar a capacidade das redes quânticas. Embora o sistema de Oxford já tenha atingido taxas de fidelidade de 86% na transferência de portas lógicas, o trabalho continua para que as operações quânticas se tornem ainda mais eficientes e os dados não se percam.

Em um futuro próximo, a computação quântica pode se tornar uma ferramenta essencial para resolver problemas complexos em tempo recorde, desde simulações de moléculas até a otimização de processos industriais. O impacto dessa tecnologia pode ser comparável ao que a internet trouxe para o mundo moderno, transformando indústrias inteiras e criando novas oportunidades de desenvolvimento.