Novo estado da matéria promete avanços na computação quântica

Computador quântico. Crédito: IBM.

Os físicos descobriram um novo estado da matéria, um avanço que oferece a promessa de aumentar as capacidades de armazenamento em dispositivos eletrônicos e melhorar a computação quântica.

Nossa pesquisa revelou evidências experimentais de um novo estado da matéria: a supercondutividade topológica“, diz Javad Shabani, professor assistente de física da Universidade de Nova York. “Esse novo estado topológico pode ser manipulado para acelerar o cálculo em computação quântica e aumentar o armazenamento“.

A descoberta, publicada no arXiv, foi feita por Igor Zutic da Universidade de Buffalo e Alex Matos-Abiague da Universidade Estadual de Wayne.

O trabalho é centrado na computação quântica, um método que pode fazer cálculos a taxas significativamente mais rápidas do que a computação convencional. Isso ocorre porque os computadores convencionais processam bits digitais na forma de zeros e uns, enquanto que os computadores quânticos utilizam bits quânticos (qubits) para tabular qualquer valor simultaneamente entre 0 e 1, elevando exponencialmente a capacidade e a velocidade do processamento de dados.

Em sua pesquisa, Shabani e seus colegas analisaram uma transição do estado quântico de seu estado convencional para um novo estado topológico, medindo a barreira de energia entre esses estados. Eles complementaram isso medindo diretamente as características de assinatura dessa transição no parâmetro de ordem que rege a nova fase da supercondutividade topológica.

Aqui, eles concentraram suas pesquisas nas partículas de Majorana, que são suas próprias antipartículas, substâncias com a mesma massa, mas com a carga física oposta. Os cientistas veem o valor das partículas de Majorana devido ao seu potencial para armazenar informações quânticas em um espaço especial de computação, onde a informação quântica é protegida do ruído ambiental. No entanto, não há material hospedeiro natural para essas partículas, também conhecidas como férmions de Majorana. Como resultado, os pesquisadores tentaram projetar plataformas – ou seja, novas formas de matéria – nas quais esses cálculos poderiam ser realizados.

“A nova descoberta da supercondutividade topológica em uma plataforma bidimensional abre o caminho para a construção de qubits topológicos escaláveis não apenas para armazenar informações quânticas, mas também para manipular os estados quânticos que estão livres de erros“, observa Shabani.

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