Átomos assombrados de Einstein abrem caminho para computação quântica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/09/2007

O grande destaque do experimento foi a observação do fenômeno quando os dois átomos foram colocados a uma distância de 1 metro um do outro.
[Imagem: Moehring et al.]

Ação fantasmagórica à distância

Físicos da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos, conseguiram demonstrar um efeito discutido por Albert Einstein há quase um século, e que ele chamava de átomos assombrados - um átomo, separado de outro por qualquer distância, pode "sentir" uma alteração no primeiro e reagir instantaneamente.

A técnica deverá ser útil no campo de pesquisas da computação quântica, que busca desenvolver computadores milhares de vezes mais rápidos do que os computadores eletrônicos atuais. A equipe de pesquisadores é a mesma que já havia proposto uma nova arquitetura para computadores quânticos.

Os cientistas utilizaram luz para provocar um entrelaçamento ("entanglement") entre dois átomos - um fenômeno pelo qual dois átomos, depois que se chocam, passam a compartilhar as mesmas propriedades quânticas. Mais do que isso, quando a propriedade de um átomo é alterada, o outro reage instantaneamente e tem seu estado quântico alterado também.

Internet quântica

"Essa ligação entre átomos remotos poderá ser uma peça fundamental de uma arquitetura radicalmente nova de computador quântico," afirmou o professor Christopher Monroe, coordenador da pesquisa. "Agora que a técnica foi demonstrada, poderá ser possível expandí-la para redes de muitos componentes interconectados que serão eventualmente necessários para o processamento quântico de informações."

O grande destaque do experimento foi a observação do fenômeno quando os dois átomos foram colocados a uma distância de 1 metro um do outro. "O entrelaçamento localizado já foi feito em qubits de armadilhas de íons antes, mas se alguém deseja construir uma rede de computadores quânticos escalável (ou uma internet quântica), é necessário criar esquemas de entrelaçamento entre memórias de qubits entrelaçadas remotamente," explica David Moehring, outro pesquisador do grupo.

Terras-raras

No experimento, os pesquisadores utilizaram dois átomos de itérbio para funcionar como qubits - os bits dos computadores quânticos. A informação - o 0 ou 1 - é armazenada em sua configuração de elétrons. Os pesquisadores então excitaram os dois átomos induzindo elétrons a passar para um estado mais baixo de energia e emitir um fóton - a partícula elementar da luz.

Os átomos de itérbio, um elemento do grupo das terras-raras, são capazes de emitir dois tipos de fótons, cada um com um comprimento de onda diferente. O tipo de fóton liberado indica o estado particular de cada átomo. Por isso, cada fóton está entrelaçado com seu átomo.

Átomos assombrados

Manipulando os fótons emitidos por cada um dos átomos e guiando-os para interagir no interior de uma fibra óptica, os pesquisadores conseguiram detectar o choque dos dois e entrelaçar os dois átomos.

Depois disso, a fibra óptica pode ser retirada e os dois átomos vão continuar entrelaçados e se comportarem como um tivesse uma espécie de "intuição" do que acontece com o outro. Ou um passa a "assombrar" o outro, como dizia Einstein.

O mecanismo continua funcionando mesmo se um dos átomos pudesse ser levado para Júpiter ou para o outro lado da galáxia - não importa a distância, eles continuarão entrelaçados. No experimento, os cientistas os afastaram 1 metro um do outro e comprovaram o efeito.

Mesmo com o progresso que o experimento representa, há ainda um longo caminho pela frente para que se possa realmente construir um computador quântico. O efeito de entrelaçamento é feito em ambientes extremamente precisos de laboratório e assombrosamente difíceis de se controlar.

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