‘Morte súbita’ ameaça computação quântica

Salvador Nogueira do G1, em São Paulo

Pesquisa brasileira relata fenômeno que levaria à perda de dados. Estudo aponta obstáculos à construção de computador baseada na física quântica.

Divulgação

Divulgação-Luiz Davidovich fala sobre educação em Brasília. (Foto: UnB)

O sonho da construção de computadores quânticos — capazes de fazer cálculos hoje inalcançáveis por máquinas convencionais — acaba de ficar um pouco mais distante, pelas mãos de um grupo brasileiro de pesquisadores.

Por meio de um inteligente arranjo experimental, a equipe do físico Luiz Davidovich, da Universidade Federal do Rio de Janeiro, acaba de demonstrar que uma propriedade crucial para o processamento de dados pelo caminho quântico — algo que os cientistas chamam de entrelaçamento — pode sumir de repente, algo que os próprios pesquisadores se referem como uma “morte súbita”.

Ainda assim, o grupo destaca que é apenas o início de um longo trabalho experimental e não desencoraja a busca por soluções para tornar a computação quântica uma realidade — por mais difícil que seja entender como operaria uma máquina baseada nos princípios malucos e contra-intuitivos dessa parte da física.

Absurdos do muito pequeno

A chamada mecânica quântica diz respeito às leis naturais que explicam o funcionamento das menores coisas do Universo — as partículas elementares. Diferentemente da física clássica, que parece fazer mais sentido para nós porque é na nossa escala que ela se manifesta (ninguém questiona frases como “dois corpos não podem ocupar o mesmo lugar no espaço ao mesmo tempo”), a física quântica permite uma série de fenômenos aparentemente bizarros, como a possibilidade de uma dada partícula estar ao mesmo tempo em mais de um lugar e guardar em si mesma características conflitantes.

Embora as leis quânticas sigam uma lógica própria, não-intuitiva, a ciência conseguiu, através da matemática, descobrir muito sobre como elas operam. Dentre essas descobertas está o entrelaçamento quântico, uma coisa tão estranha que até mesmo o famoso físico Albert Einstein (1879-1955) achava que não passasse de um absurdo teórico, uma “ação fantasmagórica a distância”. Hoje sabemos que o entrelaçamento existe mesmo, e é graças a ele que muitos cientistas podem sonhar com computadores quânticos.

Uma das coisas mais estranhas da mecânica quântica é que uma partícula vive numa sobreposição de estados — como se ela tivesse várias características contrastantes ao mesmo tempo. Veja como é absurdo. Na física clássica, cada objeto tem um conjunto de propriedades definidas. Por exemplo, um automóvel pode ser azul ou vermelho, mas ele não pode ser azul e vermelho simultaneamente. Já uma partícula pode ter vários estados ao mesmo tempo — contanto que ninguém a observe.

Por conta disso, os cientistas da computação estão loucos para usá-las como elementos para a realização de cálculos: se uma partícula pode carregar várias informações (bits) simultaneamente, o processamento que ela pode executar acaba sendo muito maior. É com essas versões “turbinadas” de bits, os quantum bits (ou qubits), que os computadores quânticos terão de trabalhar.
E o entrelaçamento deve ser parte integrante desse processo. Duas partículas são ditas entrelaçadas quando ambas estão em sobreposição de estado, mas de alguma maneira a condição de uma depende da condição de outra. Então, se uma partícula pode ser azul ou vermelha e, ao ser observada, ela se mostra azul, é certo que seu par entrelaçado se converte automaticamente em vermelho — a situação de uma partícula define a da outra.

Não é difícil imaginar como essa combinação poderia ajudar na computação. Se um computador tivesse um conjunto de partículas e outro tivesse outro conjunto, com ambos entrelaçados, seria possível transferir informação de um a outro sem chance de interceptações e de forma praticamente instantânea.

Pequenas grandes dificuldades

É aí que entra a pesquisa de Davidovich e seus colegas. Eles mostraram que esse entrelaçamento é muito difícil de manter, porque, dependendo do ambiente em que estão as partículas, pode acontecer a chamada “morte súbita do entrelaçamento” — ou seja, sem aviso prévio, as partículas perdem essa ligação uma com a outra, e com isso o processo de computação ficaria comprometido.

O grupo sabe muito bem o tamanho do problema. “O sucesso no mundo real da comunicação e computação quânticas depende da longevidade do entrelaçamento em estados quânticos multipartículas”, escrevem os pesquisadores, em um artigo publicado na edição desta sexta-feira (27) da revista científica americana “Science”.

Os resultados, entretanto, não são razão para desistir do conceito dos computadores quânticos — muito pelo contrário, é conhecendo melhor as dificuldades que se poderá projetar sistemas que contornem os problemas. E é certo que ainda há muito o que estudar.

“Esse relato não é a palavra final em estudos desse tipo, e, dado o papel central do entrelaçamento de sistemas pequenos em qualquer rede de informações quânticas, é provável que outras investigações experimentais sigam a trilha desse trabalho”, diagnosticam Joseph Eberly e Ting Yu, da Universidade de Rochester (EUA), em comentário publicado na mesma edição da “Science”.

O grupo brasileiro reconhece que é só o início de uma longa aventura pelo mundo quântico em busca de respostas e indica, ao final de seu artigo, que “a configuração experimental [deles] representa um método simples e confiável para seguir estudando a dinâmica de sistemas entrelaçados que interagem com ambientes controlados”.

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