Google pode ter criado o primeiro Cristal Dentro de um Computador Quântico no Mundo

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Google pode ter criado o primeiro Cristal Dentro de um Computador Quântico no Mundo
Google pode ter criado o primeiro Cristal Dentro de um Computador Quântico no Mundo
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Eureka! Uma equipe de pesquisa com dezenas de cientistas trabalhando em parceria com os laboratórios de computação quântica do Google pode ter criado o primeiro cristal do mundo dentro de um computador quântico.

É o tipo de notícia que me dá vontade de pular e fazer uma dança feliz.

Esses cientistas podem ter produzido uma fase inteiramente nova da matéria. Farei o possível para explicar o que isso significa e por que, pessoalmente, acredito que essa é a descoberta científica mais importante de nossas vidas.

No entanto, por uma questão de clareza, há dois pontos que preciso fazer primeiro:

  1. Os cristais de tempo são um conceito extremamente difícil de entender e ainda mais difícil de explicar.
  2. A equipe do Google pode ter criado cristais de tempo. Esta é uma pesquisa pré-impressa e ainda não recebeu uma revisão completa por pares. Até que o resto da comunidade científica tenha tempo para revisar e replicar o trabalho, não podemos dizer com certeza se ele é legítimo.

O que é um cristal de tempo?

Em termos coloquiais, é um grande parafuso você para Sir Isaac Newton.

Os cristais do tempo são uma nova fase da matéria. Para simplificar, vamos imaginar um cubo de gelo.

Quando você coloca um cubo de gelo em um copo de água, está apresentando duas entidades separadas (o cubo de gelo e a água líquida) uma à outra em duas temperaturas diferentes.

Todo mundo sabe que a água vai ficar mais fria (por isso colocamos o gelo lá) e, com o tempo, o gelo vai esquentando e se transformando em água. Eventualmente, você só tomará um copo de água em temperatura ambiente.

Chamamos esse processo de “equilíbrio térmico “.

A maioria das pessoas está familiarizada com a primeira lei do movimento de Newton , é aquela que diz “um objeto em repouso tende a permanecer em repouso e um objeto em movimento tende a permanecer em movimento”.

Um efeito colateral importante dessa lei da física é que ela significa que uma máquina de movimento perpétuo é classicamente impossível.

De acordo com a física clássica, o universo está sempre se movendo em direção à entropia . Em outras palavras: se isolarmos um cubo de gelo e um copo de água em temperatura ambiente de todas as outras forças externas, a água sempre derreterá o cubo de gelo.

A entropia (o movimento em direção à mudança) de qualquer sistema sempre permanecerá a mesma se não houver processos, e sempre aumentará se houver processos.

Como nosso universo tem estrelas explodindo, buracos negros sugando e pessoas incendiando coisas – processos químicos – a entropia está sempre aumentando.

Exceto quando se trata de cristais de tempo. Os cristais de tempo não dão a mínima para o que Newton ou qualquer outra pessoa pensa. Eles são violadores da lei e tomadores de corações. Eles podem, teoricamente, manter a entropia mesmo quando são usados ​​em um processo.

O que isso significa

Pense em um cristal com o qual você está familiarizado, como um floco de neve. Flocos de neve não são apenas bonitos porque cada um é único, eles também são formações fascinantes que quase quebram as próprias leis da física.

Estruturas cristalinas se formam no mundo físico porque, por qualquer razão científica fundamental, os átomos dentro delas “querem” existir em certos pontos exatos.

“Querer” é uma palavra muito estranha para usar quando estamos falando sobre átomos – certamente não estou sugerindo que eles sejam sencientes – mas é difícil descrever a tendência para estruturas cristalinas em abstrações como “por quê”.

Um cristal de tempo é uma nova fase da matéria que, simplificada, seria como um floco de neve que oscila constantemente para frente e para trás entre duas configurações diferentes. É uma treliça de sete pontas em um momento e uma treliça de dez pontas no próximo, ou seja o que for.

O que é incrível sobre os cristais de tempo é que, quando eles alternam entre duas configurações diferentes, eles não perdem ou usam nenhuma energia.

Os cristais de tempo podem sobreviver a processos de energia sem serem vítimas da entropia. A razão pela qual são chamados de cristais do tempo é porque eles podem ter seu bolo e comê-lo.

Eles podem estar em um estado de ter comido o bolo inteiro e, em seguida, voltar ao estado de ainda ter o bolo – e podem, teoricamente, fazer isso para todo o sempre.

Mais importante ainda, eles podem fazer isso dentro de um sistema isolado. Isso significa que eles podem consumir o bolo e, magicamente, fazê-lo reaparecer indefinidamente, sem usar nenhum combustível ou energia.

Quem se importa? O que isso vai significar para mim?

Literalmente, todos deveriam se importar. Como escrevi em 2018, os cristais de tempo podem ser o milagre das necessidades da computação quântica.

Quase toda tecnologia do futuro distante que os humanos podem imaginar, de teletransporte a motores de dobra e de sintetizadores artificiais de alimentos a reatores de movimento perpétuo capazes de alimentar o mundo sem queimar combustíveis ou aproveitar energia, exigirão sistemas de computação quântica.

Os computadores quânticos podem resolver problemas realmente difíceis. Infelizmente, eles são frágeis. É difícil construí-los, difícil mantê-los, difícil fazer com que façam qualquer coisa e ainda mais difícil interpretar os resultados que dão. Isso ocorre por causa de algo chamado “decoerência”, que funciona muito como a entropia.

Os bits de computador no mundo quântico, os qubits, compartilham uma característica peculiar da mecânica quântica que os faz agir de maneira diferente quando observados do que quando são deixados sozinhos. Isso meio que torna qualquer medição direta dos estados de qubit (leitura da saída do computador) difícil.

Mas os cristais do tempo querem ser coerentes. Portanto, colocá-los dentro de um computador quântico e usá-los para conduzir processos de computador pode servir a uma função incrivelmente importante: garantir a coerência quântica.

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Então o Google resolveu a computação quântica?

Não não não não não não. Não me entenda mal. Estes são passos de bebê. Esta é a pesquisa da infância. Este é Antony van Leeuwenhoek se tornando a primeira pessoa a usar um microscópio para observar uma gota de água ampliada.

O que o Google fez, potencialmente, foi provar que os humanos podem fabricar cristais de tempo. Nas palavras dos próprios pesquisadores:

Esses resultados estabelecem uma abordagem escalável para estudar as fases de não equilíbrio da matéria em processadores quânticos atuais.

Basicamente, eles acreditam que provaram o conceito, então agora é hora de ver o que pode ser feito com isso.

Então por que isso é tão emocionante?

Os cristais do tempo sempre foram teóricos. E por “sempre”, quero dizer: desde 2012, quando foram formuladas pela primeira vez.

Se o Google realmente criasse cristais de tempo, isso poderia acelerar a linha do tempo para avanços na computação quântica de “talvez nunca” para “talvez dentro de algumas décadas”.

No extremo rebuscado e superotimista das coisas – poderíamos ver a criação de uma unidade de dobra funcional em nossas vidas. Imagine fazer uma viagem a Marte ou ao limite de nosso sistema solar e voltar para casa na Terra a tempo de pegar o noticiário da noite.

E, mesmo no final conservador com expectativas mais realistas, não é difícil imaginar química baseada em computação quântica e descoberta de drogas levando a tratamentos de câncer universalmente eficazes.

Esta pode ser a grande eureka que todos esperávamos. Mal posso esperar para ver o que acontece na revisão por pares.

Se você quiser saber mais, pode ler o artigo do Google aqui. E se você está procurando um mergulho técnico profundo nas especificidades científicas do que os pesquisadores realizaram no laboratório, esta matéria da Quanta Magazine, de Natalie Wolchover, são os joelhos da abelha.

 

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