{"id":21678,"date":"2024-02-29T11:32:25","date_gmt":"2024-02-29T14:32:25","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf-wp2027\/?p=21678"},"modified":"2025-04-03T11:09:15","modified_gmt":"2025-04-03T14:09:15","slug":"pesquisa-encontra-metodo-eficaz-para-definir-estado-quantico-de-ions-aprisionados","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/pesquisa-encontra-metodo-eficaz-para-definir-estado-quantico-de-ions-aprisionados\/","title":{"rendered":"Pesquisa encontra m\u00e9todo eficaz para definir estado qu\u00e2ntico de \u00edons aprisionados"},"content":{"rendered":"\n

Com a participa\u00e7\u00e3o de cientistas da UFSCar, o estudo poder\u00e1 colaborar para o aprimoramento da computa\u00e7\u00e3o qu\u00e2ntica, sensores, rel\u00f3gios at\u00f4micos e inspirar novas investiga\u00e7\u00f5es sobre os mist\u00e9rios da mat\u00e9ria<\/em><\/p>\n\n\n\n

O professor Celso Jorge Villas-Boas, docente do Departamento de F\u00edsica do Centro de Ci\u00eancias Exatas e de Tecnologia da Universidade Federal de S\u00e3o Carlos (CCET\/UFSCar) e o seu ent\u00e3o aluno de doutorado Murilo Henrique de Oliveira participaram de importante pesquisa na Universidade de Estocolmo, na Su\u00e9cia. Essa pesquisa resultou na descoberta de um m\u00e9todo inovador que pode revolucionar a computa\u00e7\u00e3o qu\u00e2ntica de \u00edons aprisionados, tornando o sistema muito mais r\u00e1pido e confi\u00e1vel.<\/p>\n\n\n\n

O estudo \u201cSingle-Shot Measurements of Phonon Number States Using the Autler-Townes Effect<\/a>\u201d foi publicado no dia 28 de novembro de 2023 na revista Physical Review Letters e contou com a participa\u00e7\u00e3o do\u00a0 Prof. Markus Hennrich e a doutoranda Marion Mallweger, do Departamento de F\u00edsica da Universidade de Estocolmo, entre outros pesquisadores.<\/p>\n\n\n

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Resultados da pesquisa que descobriu um m\u00e9todo inovador de identificar o estado qu\u00e2ntico de \u00edons aprisionados\u00a0<\/em>Cr\u00e9dito: Divulga\u00e7\u00e3o<\/strong><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

A equipe de pesquisadores descobriu uma forma de se medir o estado qu\u00e2ntico vibracional de \u00edons aprisionados de uma forma muito mais simples que a utilizada atualmente. Enquanto hoje as medi\u00e7\u00f5es s\u00e3o realizadas a partir do monitoramento das oscila\u00e7\u00f5es de Rabi do \u00edon, exigindo, portanto, a realiza\u00e7\u00e3o de v\u00e1rias medidas em diferentes tempos e de forma destrutiva, os cientistas agora conseguem obter uma detec\u00e7\u00e3o do estado vibracional em apenas uma \u00fanica vez e com alt\u00edssima precis\u00e3o. <\/p>\n\n\n\n

Villas-Boas explica que, de forma simplificada, poderia se imaginar a armadilha de \u00edons como uma massa acoplada a uma mola, no qual a part\u00edcula se movimenta de um lado para o outro, em um movimento harm\u00f4nico. Esse movimento oscilat\u00f3rio seria an\u00e1logo ao executado pelo \u00edon na armadilha eletromagn\u00e9tica. No entanto, o sistema opera em um regime em que os efeitos qu\u00e2nticos s\u00e3o predominantes, de modo que a part\u00edcula (o \u00edon) s\u00f3 pode trocar quantidades espec\u00edficas de energia vibracional, os chamados f\u00f4nons do sistema. Al\u00e9m desse grau de liberdade vibracional, outra propriedade qu\u00e2ntica da part\u00edcula s\u00e3o os n\u00edveis de energia eletr\u00f4nicos. A informa\u00e7\u00e3o qu\u00e2ntica da part\u00edcula pode ent\u00e3o ser codificada tanto nos estados eletr\u00f4nicos quanto nos estados vibracionais da part\u00edcula. <\/p>\n\n\n\n

A partir do efeito Autler-Townes, que amplia o espa\u00e7amento entre os n\u00edveis eletr\u00f4nicos da part\u00edcula a partir da aplica\u00e7\u00e3o de um laser sobre ela, os pesquisadores descobriram um meio de conseguir saber o estado vibracional exato da part\u00edcula (n\u00famero de f\u00f4nons) medindo-se apenas o espa\u00e7amento entre os n\u00edveis eletr\u00f4nicos, e ainda com a vantagem de n\u00e3o alterar o seu estado vibracional. \u201cAntes era preciso fazer uma evolu\u00e7\u00e3o temporal para descobrir a oscila\u00e7\u00e3o do sistema, para ent\u00e3o podermos descobrir o estado qu\u00e2ntico do \u00edon. Por outro lado, o nosso esquema mede diretamente qual \u00e9 o estado qu\u00e2ntico vibracional, eliminando a necessidade de se fazer centenas de medi\u00e7\u00f5es para se conhecer seu estado. Isso naturalmente traz grandes benef\u00edcios para a computa\u00e7\u00e3o qu\u00e2ntica, uma vez que simplifica o processo de aquisi\u00e7\u00e3o de informa\u00e7\u00f5es do sistema qu\u00e2ntico”, explica o professor da UFSCar. O m\u00e9todo permitir\u00e1 tamb\u00e9m o aprimoramento de sensores, rel\u00f3gios at\u00f4micos e pode inspirar ainda novas aplica\u00e7\u00f5es.<\/p>\n\n\n\n

Nesse tipo de computa\u00e7\u00e3o qu\u00e2ntica, \u00edons s\u00e3o aprisionados em uma armadilha eletromagn\u00e9tica, sistema que ainda n\u00e3o existe em nenhum laborat\u00f3rio brasileiro, mas que Villas-Boas defende o seu uso o mais r\u00e1pido poss\u00edvel no Pa\u00eds. Nesse sistema, cada \u00edon aprisionado funciona como um qubit, a unidade b\u00e1sica de processamento da computa\u00e7\u00e3o qu\u00e2ntica.  Na computa\u00e7\u00e3o qu\u00e2ntica, o grande desafio \u00e9 desenvolver sistemas capazes de reduzir os erros, para ampliar a confiabilidade dos resultados. O processamento de informa\u00e7\u00e3o em computadores qu\u00e2nticos exige alt\u00edssima precis\u00e3o nas opera\u00e7\u00f5es l\u00f3gicas, pois mesmos erros muito pequenos j\u00e1 s\u00e3o suficientes para prejudicar todo o processamento, por conta da propaga\u00e7\u00e3o do erro. Por exemplo, erros da ordem de 0,1% em cada opera\u00e7\u00e3o j\u00e1 fazem com que, ao final da execu\u00e7\u00e3o de algumas milhares ou milh\u00f5es de opera\u00e7\u00f5es, tenhamos apenas ru\u00eddo ao inv\u00e9s da informa\u00e7\u00e3o processada, como seria desejado.<\/p>\n\n\n\n

O professor da UFSCar lembra que a pesquisa n\u00e3o seria poss\u00edvel sem o apoio do Programa CAPES-STINT (Swedish Foundation for International Cooperation in Research and Higher Education) e Funda\u00e7\u00e3o de Amparo \u00e0 Pesquisa do Estado de S\u00e3o Paulo (Fapesp). Foi por meio do CAPES-STINT que Oliveira, doutorando da UFSCar, passou um ano em Estocolmo, per\u00edodo no qual a pesquisa estava em franca expans\u00e3o. Hoje, Oliveira atua em uma empresa de computa\u00e7\u00e3o qu\u00e2ntica na Alemanha.  <\/p>\n\n\n\n

(Colaborou Roger Marzochi)<\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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