O grupo, comandado pelo professor associado da ANU Matthew Sellars, provou que um cristal reforçado com érbio é especialmente indicado para tornar possível uma rede global de comunicações que se aproveite das estranhas propriedades da mecânica quântica.

A criação de um computador quântico – até o momento só existem protótipos – é um dos desafios enfrentados por cientistas, representantes da indústria e dos governos. A base desse novo equipamento é a física quântica, que estuda as partículas subatômicas, cujas propriedades são muito diferentes das da física clássica.

“Os esforços para construir um computador quântico foram descritos, com frequência, como a ‘corrida espacial do século XXI’, mas os computadores atuais não foram cientes de seu potencial até termos a internet”, indicou Sellars, chefe de programas no Centro para Computação Quântica e Tecnologia da Informação da ANU.

O especialista indicou que, no estudo publicado agora, foi possível provar que um cristal potencializado com érbio é o material perfeito para criar os componentes essenciais da internet quântica, que libertará “todo o potencial dos futuros computadores quânticos”.

Resultado genial

Apesar de a equipe ter tido a ideia há uma década, muitos dos colegas disseram que um conceito tão simples não poderia funcionar, explicou o líder da investigação. “Vendo esse resultado, é genial saber que nosso enfoque era o correto”, afirmou Sellars.

O estudo mostra como melhorar de maneira significativa o tempo de armazenamento de uma memória quântica compatível com as telecomunicações, um desafio crucial para os pesquisadores de todo o mundo. “Uma memória quântica compatível com as telecomunicações é um componente vital para uma internet quântica prática”, disse a pesquisadora Rose Ahlefeldt, que também participou do projeto.

As memórias permitem armazenar e sincronizar informações quânticas, operações necessárias para a comunicação quântica de longa distância. Por enquanto, os cientistas estão usando memórias que não funcionam no comprimento de onda correta. Por isso é preciso usar complicados métodos de conversão, “num processo que pode ser ineficaz e que significa ter que fazer três coisas muito difíceis em vez de uma só”, explicou Ahlefeldt.

Propriedades únicas

O érbio tem algumas propriedades quânticas únicas que o permitem operar na mesma banda que as atuais redes de fibra ótica, o que elimina a necessidade do processo de conversão. Os íons do érbio contidos em um cristal podem armazenar informação quântica durante mais de um minuto, ou seja 10 mil vezes mais do que outras tentativas e um tempo suficiente para que um dia seja possível circular esse tipo de dado através de uma rede global.

Essa nova tecnologia, disse Sellars, também pode ser usada como uma fonte de luz quântica ou utilizada como uma ligação ótica para dispositivos de computação quântica, conectando-os à nova internet. O material é compatível com as atuais fibras ópticas e, além disso, sua versatilidade indica que ele será capaz de se conectar com muitos tipos de computadores quânticos, incluindo os qubits (quantum bits, bits quânticos) de silício que são usados no centro de computação da universidade australiana e os que estão sendo desenvolvidos pela Google e IBM.

Sellars falou que o resultado é “emocionante” porque permite “pegar grande parte do trabalho teórico que demonstramos e convertê-lo em dispositivos práticos para uma instalação quântica em escala real”.