Um entendimento recentemente descoberto na forma como os dispositivos de cronometragem funcionam a um nível fundamental poderia estabelecer um limite rígido ao desempenho de computadores quânticos de grande escala, de acordo com pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Viena.
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Embora a questão não seja exatamente imediata, nossa capacidade de desenvolver sistemas baseados em operações quânticas, desde protótipos de bastidores até gigantescos processadores de números, dependerá de quão bem pudermos dissecar com segurança os dias em porções cada vez menores. Este é um feito que os pesquisadores dizem que se tornará cada vez mais desafiador.
Quer você esteja contando os segundos com os sussurros do Mississippi ou dividindo-os com o balanço do pêndulo de um elétron em confinamento atômico, a medida do tempo está limitada pelos limites da própria física.
Um desses limites envolve a resolução com que o tempo pode ser dividido. As medidas de qualquer evento com duração inferior a 5,39 x 10 -44 segundos, por exemplo, entram em conflito com as teorias sobre as funções básicas do Universo. Eles simplesmente não fazem sentido, em outras palavras.
No entanto, mesmo antes de chegarmos a essa linha dura nas areias do tempo, os físicos pensam que há um preço a pagar que poderá impedir-nos de continuar a medir unidades cada vez mais pequenas.
Mais cedo ou mais tarde, todos os relógios param. O pêndulo desacelera, a bateria acaba, o laser atômico precisa ser reiniciado. Isto não é apenas um desafio de engenharia – a própria marcha do tempo é uma característica do progresso do Universo de um estado altamente ordenado para uma confusão emaranhada e caótica no que é conhecido como entropia.
“A medição do tempo sempre tem a ver com entropia”, diz o autor sênior Marcus Huber, engenheiro de sistemas que lidera um grupo de pesquisa na interseção de Informação Quântica e Termodinâmica Quântica na Universidade de Tecnologia de Viena.
Em seu teorema publicado recentemente, Huber e sua equipe expõem a lógica que conecta a entropia como um fenômeno termodinâmico com a resolução, demonstrando que, a menos que você tenha energia infinita na ponta dos dedos, seu relógio acelerado acabará por se deparar com problemas de precisão.
Ou, como afirma o primeiro autor do estudo, o físico teórico Florian Meier: “Isso significa: ou o relógio funciona rápido, ou funciona com precisão – ambos não são possíveis ao mesmo tempo”.
Isto pode não ser um grande problema se você quiser contar os segundos que não se desviarão ao longo da vida do nosso Universo. Mas para tecnologias como a computação quântica, que dependem da natureza temperamental das partículas que pairam no limite da existência, o tempo é tudo.
Este não é um grande problema quando o número de partículas é pequeno. À medida que aumentam em número, aumenta o risco de qualquer um deles ser eliminado do seu estado quântico crítico, deixando cada vez menos tempo para realizar os cálculos necessários.
Muitas pesquisas foram feitas para explorar o potencial de erros na tecnologia quântica causados por um Universo barulhento e imperfeito. Esta parece ser a primeira vez que os pesquisadores olham para a própria física da cronometragem como um obstáculo potencial.
“Atualmente, a precisão dos computadores quânticos ainda é limitada por outros fatores, por exemplo, a precisão dos componentes utilizados ou campos eletromagnéticos”, diz Huber.
“Mas os nossos cálculos também mostram que hoje não estamos longe do regime em que os limites fundamentais da medição do tempo desempenham um papel decisivo.”
É provável que outros avanços na computação quântica melhorem a estabilidade, reduzam erros e “ganhem tempo” para que dispositivos ampliados operem de maneira ideal. Mas se a entropia terá a palavra final sobre o quão poderosos os computadores quânticos podem se tornar, só o tempo dirá.
Traduzido por Mateus Lynniker de ScienceAlert
