O principal desafio das novas tecnologias de computação e comunicação quântica é preparar e manipular estados quânticos com as propriedades desejáveis de um bit quântico (qubit). A estratégia convencional para resolver o problema é blindar ao máximo o dispositivo de interações com o meio externo, que em geral tendem a destruir as propriedades quânticas do sistema. Mas uma nova abordagem proposta por equipe internacional de físicos, com a participação de Fernando Iemini, da Universidade Federal Fluminense (UFF), consegue realizar o oposto: produzir qubits a partir de interações com o meio externo.
Trabalhos anteriores já haviam mostrado que certas interações com o meio externo podem produzir um dark space, um conjunto de estados chamados de dark states, utilizáveis como qubits. “Se tivermos um alto grau de controle na interação com o meio externo, para qualquer estado que preparemos o sistema, a interação tende a levar o sistema em direção ao dark space”, Iemini explica no vídeo.
No trabalho publicado em novembro na revista Nature Communications, Iemini e seus colegas descrevem quais seriam as propriedades específicas das interações do sistema quântico com seu meio externo necessárias para produzir um dark space. A equipe demonstrou sua abordagem em laboratório, com um sistema quântico composto de átomos ultrafrios em uma rede óptica, em contato com um meio externo formado por um condensado de Bose-Einstein. Os dark states criados no experimento são os mesmos estados quânticos topológicos observados no bem conhecido efeito Hall quântico fracionário.
A pesquisa foi realizada com apoio financeiro da FAPERJ e do CNPq.
Artigo científico
A possible route towards dissipation-protected qubits using a multidimensional dark space and its symmetries
Raul A. Santos, Fernando Iemini, Alex Kamenev e Yuval Gefen
Nature Communications volume 11, 5899 (2020)
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Igor Zolnerkevic
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