Pesquisadores usaram superposição quântica para ajudar qubits a violar um limite quântico fundamental, permitindo que mantenham informação cinco vezes mais tempo. Este avanço envolve um sistema de três qubits que demonstra correlações extremas ao longo do tempo. A descoberta pode aprimorar aplicações de computação quântica e metrologia.
Físicos debatem há muito o limite entre os mundos quântico e clássico, com um teste chave desenvolvido por Anthony Leggett e Anupam Garg em 1985 para avaliar o comportamento quântico por meio de correlações temporais. Essas correlações medem quão fortemente as propriedades de um objeto em diferentes tempos se relacionam, com objetos quânticos exibindo pontuações incomumente altas. No entanto, acreditava-se que as pontuações eram limitadas pelo limite de Tsirelson temporal (TTB), um limite que nem sistemas quânticos podiam exceder. Uma equipe liderada por Arijit Chatterjee no Indian Institute of Science Education and Research em Pune desafiou isso. Usando uma molécula à base de carbono contendo três qubits—as unidades básicas de computadores quânticos—configuraram o sistema para superar o TTB dramaticamente. O primeiro qubit controlava o segundo, ou qubit alvo, via estado de superposição quântica, fazendo-o se comportar de duas maneiras contraditórias ao mesmo tempo, como girar no sentido horário e anti-horário. Um terceiro qubit então media as propriedades do alvo. Essa configuração produziu uma das maiores violações plausíveis do TTB. Como resultado, o qubit alvo resistiu à decoerência—a perda de informação quântica ao longo do tempo—cinco vezes mais que o habitual. Chatterjee observou que “essa robustez é desejável e útil em qualquer situação em que qubits devam ser controlados com precisão, como para computação”. Membro da equipe H. S. Karthik, da Universidade de Gdansk na Polônia, destacou aplicações em metrologia quântica, dizendo que há “procedimentos... que poderiam ser aprimorados por esse tipo de controle de qubit”, como sensoriamento preciso de campos eletromagnéticos. Le Luo, da Sun Yat-Sen University na China, elogiou o trabalho por expandir o entendimento do comportamento temporal quântico, pois a violação extrema do TTB mostra quântico profundo no sistema. Karthik acrescentou que “é um forte testemunho de quanta quântico havia no sistema de três qubits inteiro”. A pesquisa aparece em Physical Review Letters (DOI: 10.1103/vydp-9qqq).