Cristais do tempo podem funcionar como circuitos de computadores quânticos

Um estudo recente, arquivado no pré-impressões arXiv, representa um passo importante em direção o uso de redes temporais (timetrônica) como placas de circuito impresso para a realização de uma ampla gama de dispositivos quânticos.

Na prática, a nova abordagem, ainda não revisada por pares, “permite a construção de um computador quântico, possibilitando operações de portas quânticas para todos os pares possíveis de qubits”, segundo o artigo.

Para “fazer a diferença”, os autores adotaram cristais de tempo na construção de dispositivos mais estáveis ​​e eficientes, em vez de usar cristais espaciais convencionais, compostos de materiais nos quais átomos ou moléculas são organizados em padrões tridimensionais repetidos no espaço.

O que são cristais do tempo?

Cristal do tempo demonstrado por um computador quântico.Fonte: Revista Quanta

Consideradas pelos físicos como um estado exótico da matéria, essas estruturas cujos átomos oscilam de forma cíclica e previsível, como um relógio, foram observadas experimentalmente em 2016, na Universidade de Harvard, nos EUA.

Teorizado em 2012 pelo físico ganhador do Prêmio Nobel Frank Wilczek, Esses materiais poderiam teoricamente se repetir infinitamente sem uma fonte de energiacomo em uma máquina de movimento perpétuo.

Isto os colocou numa espécie de “zona proibida”, já que tal dispositivo seria impossível, na prática, segundo as leis da termodinâmica.

Como aplicar cristais de tempo a um computador quântico?

A periodicidade dos cristais de tempo poderia “orquestrar” os qubits.Fonte: Imagens Getty

Para demonstrar o comportamento do cristal do tempo em ação, os físicos de Harvard testaram um método proposto por pesquisadores da Universidade da Califórnia em Berkeley. Por isso, eles colocaram partículas emaranhadas quânticas em movimento periódico com um laser e observaram uma quebra no padrão de movimento.

Essa quebra, que mostra a distribuição de energia do material saindo do equilíbrio, indica um comportamento característico de um cristal do tempo, pois a energia continua oscilando, sem impactar o equilíbrio térmico, ou seja, um sinal da presença dessa fase exótica da matéria .

No novo estudo hospedado no arXiv, Krzysztof Giergiel e Krzysztof Sacha da Universidade Jagiellonian na Polônia e Peter Hannaford da Universidade de Tecnologia de Swinburne na Austrália exploram, na prática, as aplicações de estruturas cristalinas em um novo tipo de circuito “tempo” para possibilitar a construção de um computador quântico.

A importância da descoberta para a tecnologia quântica

O estudo propõe a criação de um circuito tempotrônico.Fonte: Imagens Getty

O uso da nova cronotecnologia busca preservar a coerência na nuvem de possibilidades presente em uma partícula, quando um computador quântico tenta resolver rapidamente seus próprios tipos de algoritmos. Isto vai muito além dos estados de partículas binárias usados ​​pelos computadores atuais com interruptores “liga-desliga” em suas portas lógicas.

Em seu artigo, Giergiel e seus dois colegas propõem o uso desta periodicidade diferenciada de um cristal de tempo para criar um circuito “tempotrônico”. A ideia é que essa periodicidade possa ser usada para orientar o emaranhado de um verdadeiro “mar” de qubits pulsando de dados.

Mesmo quando se trata em proposta ainda inteiramente teórica, a equipe conseguiu demonstrar que a física dos grupos de íons potássioquando resfriados a temperaturas quase absolutas e direcionados por um pulso de laser, são capazes de desenvolver algoritmos que permitem aos qubits executar sua coreografia de forma sincronizada.

Portanto, reproduzir essa “valsa” em um computador quântico prático em larga escala agora é apenas uma questão de tempo.

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