Equipes da Alemanha e Suíça criam portas quânticas fermiônicas com fidelidade acima de 99%

Pesquisadores da Alemanha e da Suíça alcançaram um marco histórico na computação quântica ao criar portas lógicas com átomos fermiônicos com precisão acima de 99%, abrindo caminho para computadores quânticos mais estáveis e escaláveis, segundo o portal Phys.org.

Petar Bojović, do Instituto Max Planck de Óptica Quântica em Garching, na Alemanha, liderou uma das equipes independentes. Yann Kiefer, do Instituto Federal de Tecnologia de Zurique, na Suíça, comandou o outro grupo, que publicou simultaneamente na revista Nature.

As portas quânticas funcionam como blocos fundamentais que manipulam os qubits responsáveis pela informação nos computadores quânticos. Diferente dos métodos tradicionais, que utilizam estados de Rydberg sensíveis a ruídos, o novo método se baseia em colisões diretas entre átomos fermiônicos.

Os fermiões seguem o princípio da exclusão de Pauli, que impede duas partículas idênticas de ocuparem o mesmo estado quântico. Essa característica natural — presente em partículas como elétrons e nêutrons — reduz certos tipos de erros no processamento.

Embora teorizadas há mais de duas décadas, essas portas colisionais enfrentavam obstáculos como aquecimento por lasers e dificuldade de imagem individual dos qubits. As equipes superaram esses desafios com átomos de lítio-6 confinados em grades ópticas formadas por feixes de laser entrecruzados.

A equipe alemã controlou as interações ajustando as barreiras de potencial que separam átomos vizinhos no sistema. Eles utilizaram um microscópio de gás quântico para observar e controlar cada átomo de forma individualizada.

O grupo suíço manipulou o acoplamento entre estados quânticos vizinhos por meio de uma tensão de polarização ajustável. Essa abordagem aumentou significativamente a resistência do sistema a ruídos externos e ambientais.

A equipe de Bojović registrou fidelidade máxima de 99,75% nas operações com dois qubits. O grupo de Kiefer atingiu 99,91% após correção de perdas em experimento com mais de 17 mil pares de átomos.

Esses resultados superam o limiar exigido para protocolos eficazes de correção de erros quânticos. A plataforma com fermiões promete desempenho superior às soluções dominantes baseadas em átomos de Rydberg.

Os autores destacam a necessidade de demonstrar em breve um conjunto completo de operações lógicas universais para viabilizar algoritmos arbitrários. Especialistas em química quântica demonstraram grande interesse pela tecnologia para simular moléculas complexas e acelerar o desenvolvimento de novos materiais e fármacos.

O avanço consolida a posição de destaque da Europa no campo da computação quântica. Ele sinaliza uma nova etapa na busca por soberania tecnológica em informação quântica frente a concorrentes globais.