Em um desenvolvimento que ou revolucionará a computação quântica ou dará aos físicos uma nova desculpa para evitar fazer qualquer coisa manualmente, pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria (ISTA) demonstraram um método para emaranhar qubits usando um 'banho quântico' - sem controle ativo, sem medições repetidas, apenas um fluxo de fótons correlacionados fazendo todo o trabalho pesado. Publicado no Physical Review X, o experimento finalmente prova uma previsão feita há mais de 20 anos, marcando a primeira vez que alguém conseguiu que estados emaranhados se montassem sozinhos.

O emaranhamento, o fenômeno quântico que permite que partículas compartilhem correlações desafiando a lógica clássica, é crucial para construir computadores e redes quânticas maiores. Anteriormente, os cientistas tinham que enviar um fóton ativamente controlado entre qubits ou combinar fótons de cada qubit - um método que rendeu o Prêmio Nobel de Física de 2022, mas ainda depende de pós-seleção e nem sempre funciona.

Entram Alejandro Andrés-Juanes e Johannes Fink no ISTA, que, com colaboradores internacionais, decidiram deixar o ambiente fazer o trabalho. Seu 'banho quântico' - uma fonte compartilhada de partículas de luz correlacionadas - sincroniza automaticamente qubits distantes, estabilizando o emaranhamento até além do tempo de vida dos próprios qubits. 'Em nosso método, o banho quântico é a fonte do emaranhamento', diz Fink. 'Ele cria um novo estado fundamental através de um fluxo contínuo de fótons correlacionados.' O resultado: estados emaranhados que permanecem disponíveis para processamento quântico sempre que necessário, em vez de momentos fugazes.

A equipe usou fótons de micro-ondas para acoplar os qubits à fonte de fótons, aproveitando sua baixa energia e a tecnologia existente de qubits supercondutores. Para confirmar que os qubits estavam realmente sincronizados, eles empregaram tomografia quântica, fazendo medições que duram apenas 20-80 nanossegundos (um nanossegundo sendo um bilionésimo de segundo) para reconstruir os estados quânticos.

Este protótipo de prova de conceito é 'um método relativamente simples que pode ser escalado para sincronizar múltiplos qubits distantes', diz Andrés-Juanes. Mas ainda não é eficiente - atualmente transferindo apenas cerca de 10% do emaranhamento disponível do banho. Os pesquisadores suspeitam que a lacuna de 20 anos entre teoria e experimento se deve ao fato de as condições idealizadas originais serem um pouco perfeitas demais para laboratórios do mundo real. Ainda assim, o protótipo oferece novas oportunidades para experimentos de óptica quântica e pode ajudar a empurrar processadores quânticos em direção à operação tolerante a falhas. Porque, sinceramente, quem não gostaria de emaranhamento no piloto automático?