Exemplo de chip desenhado para protótipo experimental de computador quântico

Felipe Fanchini, professor do Departamento de Física da Faculdade de Ciências da Universidade Estadual Paulista (Unesp), campus de Bauru, obteve uma solução analítica para a chamada “discórdia quântica”. O feito é importante porque, apesar de todos os esforços realizados pela comunidade científica na última década, não existe solução analítica exata para o problema, mesmo no caso dos sistemas mais simples possíveis – aqueles constituídos por dois bits quânticos.

O trabalho de Fanchini, realizado em parceria com pesquisadores chineses, foi publicado na revista Scientific Reports, do grupo Nature: Quantum Discord for d⊗2 Systems. “Em média, nosso resultado analítico diverge do valor exato por um fator de apenas 0,0001”, disse Fanchini à Agência FAPESP.

O artigo, o segundo publicado por Fanchini na Scientific Reports nos últimos seis meses, é resultado do projeto de pesquisa “Estudo das correlações quânticas em sistemas quânticos abertos”, apoiada pela FAPESP. O artigo anterior foi noticiado na Agência FAPESP.

A “discórdia quântica” é um conceito que se aplica a toda e qualquer correlação entre partículas ou conjuntos de partículas que esteja em desacordo com as leis da física clássica – daí a palavra “discórdia”. O conceito, considerado uma medida global das correlações quânticas, desempenha papel importante em alguns processos de informação quântica. E isso justifica o interesse em estudá-lo.

“Antes do conceito de ‘discórdia’, as correlações quânticas eram pensadas apenas em termos de ‘emaranhamento’. Depois compreendeu-se que outros tipos de correlações, mais fracas, também são possíveis”, informou Fanchini.

O “emaranhamento” ocorre quando pares ou grupos de partículas são gerados ou interagem de tal maneira que o estado quântico de cada partícula não pode ser descrito independentemente do estado quântico da outra ou das outras, por mais distantes que estas se encontrem.

Dentre as aplicações práticas relacionadas com a “discórdia” quântica, pode-se citar, por exemplo, a comunicação quântica, a criptografia quântica e, em especial, a metrologia quântica, que explora as leis da mecânica quântica a fim de melhorar a precisão na estimativa de parâmetros tecnologicamente relevantes, tais como fase, frequência ou campos magnéticos.

“Devido às dificuldades matemáticas, existem somente alguns resultados para a expressão analítica da ‘discórdia quântica’, e apenas para estados muito especiais a solução exata é conhecida”, afirmou Fanchini. “A metodologia que utilizamos configura uma nova estratégia para obtenção de soluções analíticas, inclusive para sistemas mais complexos.”

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