O primeiro teletransporte do mundo, por computação quântica

Usando uma interface de rede fotônica, eles conectaram com sucesso dois processadores quânticos separados para formar um único computador quântico totalmente conectado, abrindo caminho para enfrentar desafios computacionais antes fora de alcance.

O avanço aborda o “problema de escalabilidade” do quantum: um computador quântico poderoso o suficiente para ser disruptivo na indústria teria que ser capaz de processar milhões de qubits. Empacotar todos esses processadores em um único dispositivo, no entanto, exigiria uma máquina de tamanho imenso.

Nessa nova abordagem, pequenos dispositivos quânticos são conectados, permitindo que as computações sejam distribuídas pela rede. Em teoria, não há limite para o número de processadores que podem estar na rede.

A arquitetura escalável é baseada em módulos que contêm apenas um pequeno número de qubits de íons presos (portadores de informação quântica em escala atômica). Eles são conectados usando fibras ópticas e usam luz (fótons) em vez de sinais elétricos para transmitir dados entre eles. Esses links fotônicos permitem que qubits em módulos separados sejam emaranhados*, permitindo que a lógica quântica seja executada entre os módulos usando teletransporte quântico.

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Embora o teletransporte quântico de estados tenha sido alcançado anteriormente, este estudo é a primeira demonstração de teletransporte quântico de portas lógicas (os componentes mínimos de um algoritmo) através de um link de rede. De acordo com os pesquisadores, isso poderia estabelecer as bases para uma futura ‘internet quântica’, onde processadores distantes poderiam formar uma rede ultra-segura para comunicação, computação e sensoriamento.

O líder do estudo, Dougal Main (Departamento de Física), disse: “Demonstrações anteriores de teletransporte quântico se concentraram na transferência de estados quânticos entre sistemas fisicamente separados. Em nosso estudo, usamos o teletransporte quântico para  criar  interações entre esses sistemas distantes.

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 totalmente conectado”.

Os pesquisadores demonstraram a eficácia do método executando o algoritmo de busca de Grover. Este método quântico busca um item específico em um grande conjunto de dados não estruturados muito mais rápido do que um computador comum, usando os fenômenos quânticos de superposição e emaranhamento para explorar muitas possibilidades em paralelo. Sua demonstração bem-sucedida ressalta como uma abordagem distribuída pode estender as capacidades quânticas além dos limites de um único dispositivo, preparando o cenário para computadores quânticos escaláveis ​​e de alto desempenho, poderosos o suficiente para executar cálculos em horas que os supercomputadores de hoje levariam muitos anos para resolver.

O professor David Lucas, principal pesquisador da equipe de pesquisa e cientista-chefe do UK Quantum Computing and Simulation Hub, liderado pelo Departamento de Física, disse: “Nosso experimento demonstra que o processamento de informações quânticas distribuídas em rede é viável com a tecnologia atual. Aumentar a escala dos computadores quânticos continua sendo um desafio técnico formidável que provavelmente exigirá novos insights de física, bem como um esforço intensivo de engenharia nos próximos anos”.