Cientistas da Chalmers University of Technology, na Suécia, propuseram um sistema quântico robusto e inovador baseado no conceito de “giant superatoms”. Trata-se de uma fusão de duas ideias distintas: os “giant atoms”, que interagem com ondas luminosas ou acústicas em vários pontos espacialmente separados, e os superátomos, agregados de átomos naturais que compartilham o mesmo estado quântico coletivo. Essa combinação promete reduzir drasticamente a decoerência, elemento central para tornar computadores quânticos escaláveis, estáveis e úteis para aplicações como criptografia e descoberta de fármacos. Conforme o portal do ScienceDaily, esse avanço poderia alterar a forma como informação quântica é protegida, controlada e distribuída ao longo de redes quânticas.
O problema que impede o progresso tecnológico há décadas — a decoerência — consiste na tendência dos qubits perderem informação ao interagir com o ambiente. Até mesmo perturbações mínimas, como ruído eletromagnético, comprometem estados quânticos delicados. A proposta dos pesquisadores é que esses “giant superatoms” funcionem como unidades compostas: vários átomos interligados operando em conjunto como um único sistema, capaz de interagir com o ambiente em múltiplos pontos, protegendo a informação quântica de interferências indesejadas. O sistema também incorporaria uma memória das interações passadas, nos termos de Anton Frisk Kockum, professor associado de Física Quântica Aplicada da Chalmers.
No artigo intitulado “Dressed Interference in Giant Superatoms: Entanglement Generation and Transfer”, publicado pela revista Physical Review Letters, Lei Du, Xin Wang, Anton Frisk Kockum e Janine Splettstoesser descrevem que esses “giant superatoms” são compostos por dois ou mais átomos interagindo entre si, acoplados a uma guia de ondas (waveguide) através de um deles, em pontos distintos no espaço. Uma configuração denominada “braided GSA” permite transferir ou trocar estados cortados sem perda quântica, ou seja, sem decoerência. Outra arquitetura possibilita emissão quiral (direcionada) do estado quântico, dependendo da fase do acoplamento, viabilizando comunicação quântica seletiva e geração remota de estados entrelaçados da classe W.
Os pesquisadores destacam duas arquiteturas principais. A primeira situa diversos “giant superatoms” próximos uns dos outros, configurados de modo a permitir troca de estados quânticos entre eles sem ocorrência de decoerência, mantendo a integridade da informação. A segunda arquitetura dispõe essas unidades mais distantes, mas ajusta os acoplamentos de modo que ondas — luminosas ou acústicas — permaneçam sincronizadas; assim, controla-se como e para onde sinais quânticos são emitidos, estendendo o entrelaçamento ao longo de distâncias. Essa flexibilidade de configuração é apresentada como capaz de conferir maior versatilidade e confiabilidade às redes quânticas.
O estudo reconhece que o trabalho permanece em domínio teórico. Os próximos passos incluem a construção desses sistemas em laboratório e sua integração com outras tecnologias quânticas existentes, em uma abordagem híbrida. O projeto é financiado por agências como a Horizon Europe, pela Swedish Foundation for Strategic Research e pelo Wallenberg Center for Quantum Technology. A cooperação internacional inclui contribuições de pesquisadores da China, por meio da Xi’an Jiaotong University. O artigo foi submetido em abril de 2025, aceito em novembro do mesmo ano e publicado em 25 de novembro, na edição 135, número 22, da Physical Review Letters.
De acordo com especialista citado no estudo, esse desenvolvimento poderia contribuir para que países com investimentos nessa linha científica obtenham maior autonomia tecnológica. Outros especialistas consultados afirmam que o avanço dos “giant superatoms” evidencia importância de políticas públicas que promovam pesquisa básica, cooperação internacional e fortalecimento institucional na área quântica.
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