Construindo um Computador Quântico, Um Qubit Frágil por Vez

Praticamente todos os computadores modernos, desde o microcontrolador barato em sua máquina de lavar louça até o hardware de alta tecnologia que processa números para sistemas de inteligência artificial, dependem de versões da mesma tecnologia: placas de silício com padrões de estruturas microscópicas chamadas transistores. Circuitos eletrônicos contendo transistores podem alternar de forma rápida e confiável entre dois estados, geralmente rotulados como “0” e “1”. Isso permite que eles armazenem e manipulem bits, as unidades básicas de informação.

Os computadores quânticos têm o potencial de processar informações de maneiras novas e mais poderosas, além dos meros 1s e 0s, e de resolver certos problemas que são difíceis demais para seus primos “clássicos” comuns. Mas construir uma máquina poderosa o suficiente para cumprir essa promessa continua sendo um desafio formidável. A computação quântica ainda não teve seu momento transistor, e os pesquisadores ainda estão explorando muitas abordagens diferentes para desenvolver hardware quântico.

As abordagens atuais diferem, antes de tudo, em quais sistemas físicos utilizam como qubits, os blocos de construção elementares dos computadores quânticos. Ao contrário dos circuitos que armazenam bits clássicos, os qubits podem exibir fenômenos estranhos como superposição e emaranhamento que lhes conferem poder computacional extra. Mas esses efeitos quânticos também são muito frágeis, facilmente perturbados por interações dispersas entre os qubits e o ambiente circundante. Cada tecnologia de qubit proposta tenta conciliar duas propriedades difíceis de alcançar simultaneamente: os qubits devem ser isolados de perturbações externas, mas fáceis de manipular pelos pesquisadores.