Este é o chip fotônico, formado por uma rede de guias de ondas por onde os fótons fazem sua caminhada. A saída da rede óptica pode ser vista na superfície do chip. [Imagem: Jasmin Meinecke].

Chip óptico cria nova abordagem para computação quântica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/09/2010

Um grupo internacional de pesquisa, liderado por cientistas da Universidade de Bristol, na Inglaterra, desenvolveu uma nova abordagem para a computação quântica que poderá em breve ser usada para realizar cálculos complexos, que não podem ser feitos pelos supercomputadores de hoje. "É uma crença geral que um computador quântico não se tornará uma realidade pelos próximos 25 anos ou mais," diz o professor Jeremy O'Brien. "No entanto, nós acreditamos que, utilizando a nossa nova técnica, um computador quântico poderá, em menos de dez anos, executar cálculos que estão além da capacidade dos computadores convencionais."

Caminhada quântica

A nova abordagem usa duas partículas idênticas de luz (fótons) movendo-se ao longo de uma rede de circuitos ópticos no interior de um chip de silício - um experimento conhecido como caminhada quântica.

Caminhadas quânticas utilizando um único fóton já foram realizadas antes e podem até mesmo ser modeladas com exatidão pelas ondas da física clássica. No entanto, esta é a primeira vez que uma caminhada quântica foi sido realizada com duas partículas.

E as implicações disso têm um alcance muito maior do que meros 1 + 1 = 2.

Passar de um para dois fótons não é nada trivial porque as duas partículas têm que ser idênticas em todos os sentidos e por causa da forma como estas partículas interferem ou interagem umas com as outras. Não há nem mesmo uma analogia direta dessa interação fora da física quântica.

"Usando um sistema de dois fótons, podemos executar cálculos que são exponencialmente mais complexos do que antes," diz o professor O'Brien. "Isso é basicamente o início de um novo campo na ciência da informação quântica e abrirá o caminho para computadores quânticos que irão nos ajudar a entender os problemas científicos mais complexos."

Simulações quânticas

No curto prazo, a equipe espera a aplicar os seus novos resultados imediatamente para o desenvolvimento de novas ferramentas de simulação em seu próprio laboratório.

As caminhadas aleatórias - clássicas - são usadas há anos para desenvolver algoritmos de computador mais eficientes. Só recentemente os cientistas começaram a explorar o potencial das caminhadas quânticas para resolverem problemas de forma mais rápida, otimizando inclusive o funcionamento dos computadores eletrônicos atuais.

No longo prazo, um computador quântico baseado em uma caminhada quântica de múltiplos fótons poderá ser usado para simular os próprios processos regidos pela mecânica quântica, como a supercondutividade e a fotossíntese, complexos demais para qualquer supercomputador atual.

"Agora que podemos executar e observar diretamente caminhadas quânticas de dois fótons, passar para três fótons, ou multifótons, é relativamente simples" afirma o pesquisador. Isto porque eles já resolveram o problema da interação entre as partículas no interior do seu dispositivo, de longe o problema mais desafiador.

"Cada vez que adicionamos um fóton, a complexidade do problema que passamos a ser capazes de resolver aumenta exponencialmente. Assim, se uma caminhada quântica de um fóton tem 10 resultados, um sistema de dois fótons pode dar 100 resultados e um sistema de três fótons 1000 soluções e assim por diante," conclui ele.

Esta é uma representação gráfica da caminhada quântica de dois fótons. O tamanho, a cor e a intensidade dos pontos correspondem à probabilidade de os dois fótons aparecerem em cada local. As duas áreas de maior probabilidade são uma marca registrada do comportamento quântico. [Imagem: Proctor & Stevenson].

Referência: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=chip-optico-caminhada-quantica&id=010110100917

Comentário do Grupo: Qualquer nova descoberta científica é importante, pois são através dessas descobertas que a tecnologia e a vida humana avançam. Mas até mesmo a ciência possui seus limites, muitas vezes ela depende de computadores e supercalculadoras que possam fazer cálculos de dimensões exponenciais, só que atualmente essas máquinas não conseguem fazer cálculos tão complexos.

Com este novo chip óptico que funciona a partir da caminha quântica, que consiste no uso de duas partículas de luz, chamadas de fótons, movimentando-se por uma rede de circuitos ópticos dentro do chip de silício, os cientistas e estudioso poderão aplicar suas teorias em diversas áreas como: física, química, astronomia, medicina, entre outras. Esse chip possibilitará o avanço ainda maior nos computadores e consequentemente todo o conceito atual com que as máquinas trabalham se adaptaria para este novo princípio, modificando e aperfeiçoando cada vez mais nosso cotidiano.