Processador fotônico quântico faz seus primeiros cálculos

Um processador quântico que funciona utilizando partículas individuais de luz, os fótons, no interior de um chip de silício, acaba de fazer os seus primeiros cálculos na Universidade de Bristol, no Reino Unido.

Esta é a primeira vez que cálculos reais são feitos em um processador quântico fotônico e é um passo importante rumo ao desenvolvimento de computadores quânticos práticos, exponencialmente mais rápidos do que os atuais.

Chip quântico fotônico

Os fótons não foram unicamente utilizados para transportar os dados no novo chip. Suas interações quânticas foram utilizadas para efetuar de fato os cálculos. Cada fóton funciona como um qubit, o bit de um computador quântico.

Embora seja o supra-sumo da tecnologia, em termos de potencial futuro, este chip quântico fotônico é ainda bastante rudimentar em termos de computação. Ele utiliza apenas quatro fótons como entrada para fazer seus cálculos, ou seja, ele é computador de quatro qubits.

Utilizando um cálculo matemático conhecido como algoritmo de Shor, o chip descobre os fatores primos de 15, dando corretamente a resposta - 3 e 5.

"Esta tarefa pode ser feita mais rapidamente por qualquer criança na escola," brinca Alberto Politi, um dos construtores do processador quântico fotônico. "Mas esta é uma demonstração de princípio realmente importante."

Aplicações dos computadores quânticos

Processador fotônico quântico faz seus primeiros cálculos
Esquema da implementação do algoritmo de Shor no chip quântico fotônico. [Imagem: Science]

Descobrir fatores primos pode parecer algo um tanto abstrato, mas é em cálculos como esses que se fundamentam os mais modernos métodos de criptografia, incluindo os mecanismos de segurança dos bancos e das mensagens governamentais.

A capacidade que os computadores quânticos deverão ter para simular sistemas quânticos reais também deverá ser extremamente útil no desenvolvimento de novos materiais e novos medicamentos.

Funcionamento do processador quântico

O chip fotônico quântico utiliza guias de onda fabricados em um chip de silício para transportar os fótons. Em vez dos elétrons circulando pelos transistores, o chip fotônico faz seus cálculos explorando a interação entre esses fótons.

Quatro fótons são inseridos no interior do chip por meio de fibras ópticas. Em seu interior, os fótons viajam através das guias de onda que foram construídas de forma a criar uma sequência de portas lógicas, capazes de efetuar as operações tradicionais AND, OR e NOT.

Detectando os fótons na saída do chip quântico, os pesquisadores confirmaram que suas portas lógicas ópticas fizeram corretamente os cálculos. A saída é determinada pelas guias de onda pelas quais os fótons deixam o chip.

"O que é realmente entusiasmador sobre este experimento é que ele irá permitir o desenvolvimento de circuitos quânticos para fótons em larga escala. Isto abre todos os tipos de possibilidades," afirmam os pesquisadores.