Computadores quânticos poderão ter bits com cinco dados diferentes

Do bit ao qubit

Os computadores quânticos - máquinas superpoderosas que os cientistas afirmam que nos esperam no futuro - utilizam propriedades da mecânica quântica que permitem que um bit quântico, ou qubit, guarde mais do que um dado ao mesmo tempo - em vez de ser simplesmente 0 ou 1, um qubit pode ser as duas coisas ao mesmo tempo e "decidir" qual ele enviará para o cálculo no momento oportuno.

Se isso não parece suficiente, agora cientistas da Universidade de Santa Bárbara, nos Estados Unidos, demonstraram um qubit que consegue guardar simultaneamente até cinco informações, em vez das duas tradicionais.

As possibilidades que se abrem para um computador quântico precisariam de um computador quântico para serem calculadas, uma vez que sua velocidade e capacidade de armazenamento, em teoria, poderiam subir exponencialmente em relação ao que se calculava até agora, conforme o papel do qudit em seu circuito.

Nasce o qudit

O novo qubit é tão impressionante que os pesquisadores criaram um novo nome para ele - qudit. Se um qubit pode conter 2 níveis de energia, um qutrit pode conter 3 níveis; para resumir a nomenclatura, os físicos definiram que um qudit pode conter "d" níveis de energia. No novo circuito quântico supercondutor agora demonstrado, o qudit tem um d = 5, o que significa que cada bit quântico pode conter até 5 informações diferentes.

"Nosso qudit é o equivalente quântico de uma chave de cinco posições, em vez de apenas ligado e desligado," explica Matthew Neeley, o principal autor da pesquisa. "Como ele tem mais níveis de energia, a física de um qudit é mais rica do que a de um qubit individual. Isto nos permite explorar determinados aspectos da mecânica quântica que vai além daquilo que pode ser observado apenas com um qubit."

Super bits

Da mesma forma que os bits representam os 0s e 1s dos computadores atuais, os qudits poderão um dia representar os 0s, 1s, 2s, 3s e 4s dos computadores quânticos. "A maioria das pesquisas [na computação quântica] feitas até hoje têm-se focado nos sistemas de qubits, mas nós esperamos que nossa demonstração experimental motive mais esforços nos qudits, que seria mais uma ferramenta para o processamento quântico de informações," diz Neeley.

A demonstração do qudit foi feita em um circuito supercondutor, funcionando em temperaturas criogênicas. O fato de funcionarem apenas nessas situações extremamente controladas, além da facilidade com que perdem os dados, são os principais entraves para o desenvolvimento dos computadores quânticos.