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O que é computação quântica? (Parte 2)

Esta é a segunda parte sobre computação quântica. Serão explicados os efeitos quânticos que dificultam a construção de um computador quântico.

Para ver a primeira parte, clique no botão abaixo.

Computação quântica (Parte 1)Clique aqui

Princípio da Incerteza

O Princípio de Incerteza diz que não é possível medir a velocidade e a posição de uma partícula ao mesmo tempo. Pode-se definir a posição ou a velocidade. Para medir as propriedades de uma partícula, deve-se emitir uma radiação eletromagnética para interagir com a partícula. Um comprimento de onda (λ) longo permite definir a velocidade da partícula, mas não a posição. Já um comprimento de onda curto permite saber a posição, mas não a velocidade.


Isso acontece porque na mecânica quântica, partículas têm comportamento dual, ora age como onda, ora como partícula. Abaixo temos a equação da Incerteza. h é a constante de Plank (6,626 \cdot 10^{-34}J \cdot s), \Delta x_i é a variação da posição e \Delta p_i é a variação do momento linear. O momento linear pi é a velocidade multiplicada pela massa da partícula.

\Delta x_i\Delta p_i\geq \frac{h}{4\pi}

Embora não dê para medir a posição e a velocidade das partículas, é possível definir a energia dos orbitais, que são áreas onde existe a probabilidade de encontrar a partícula. Esta figura mostra orbitais do elétron de um átomo de hidrogênio, áreas mais claras mostram a maior probabilidade de encontrar o elétron. O orbital da figura d3 tem mais energia e a s1 tem menos energia.

Também é possível medir o spin das partículas, portanto a informação deve ser armazenada na energia ou spin.

Superposição e decoerência

Os qubits têm a propriedade da superposição que permite assumir valores 0 e 1. No entanto, a superposição só funciona se o qubit ficar totalmente isolado do ambiente externo. A menor interferência do ambiente externo acaba com a superposição e o qubit terá que assumir 0 ou 1. O próprio ato de medir acaba com a superposição.

A perda da superposição se chama decoerência. Os computadores quânticos precisam de métodos corretores de erros para compensar a decoerência e espalhar a mesma informação para vários spins. Os qubits precisam de estruturas e topologias mais resistentes a ruído.

 

 

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