Computação
Gaiolas de luz podem resolver o problema de memória da computação quântica.
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O gargalo: por que a computação quântica precisa de novas memórias.
Para que um computador quântico comece a ser usado, se não rotineiramente, pelo menos de forma confiável, ele precisará replicar com componentes compatíveis com a computação quântica a maioria das funções executadas por semicondutores de silício: não apenas cálculo (processador/chips), mas também redes e memória.
A área de redes está progredindo. Vimos o lançamento do QNodeOS, um sistema operacional. dedicado a redes quânticas, ao lado de chips fotônicos produzidos em massa, amplificadores nanofotônicos de érbio e teletransporte quântico usando redes de fibra óptica tradicionais.
Mas a memória tem se mostrado mais esquiva. embora as ondas sonoras possam fornecer uma espécie de solução híbrida à questão da estabilidade.
Essa dificuldade surge porque os qubits são extremamente instáveis, exigindo materiais supercondutores, isolamento total de interferências ambientais e temperaturas ultrabaixas.
A interconexão em rede pode ajudar parcialmente a aliviar a falta de memória, encaminhando informações para outros qubits físicos em um cluster, mas essa opção tem seus limites. Em algum momento, cálculos complexos exigirão um sistema de memória de longa duração (para os padrões quânticos) capaz de reter dados quânticos de forma confiável.
Foi exatamente isso que pesquisadores na Alemanha, da Universidade Humboldt de Berlim, da Universidade de Stuttgart e do Instituto Leibniz de Tecnologia Fotônica, parecem ter conseguido.
Eles criaram uma "gaiola de luz" nanoscópica capaz de reter dados quânticos por um período de tempo sem precedentes. Publicaram suas descobertas na revista científica Light: Science & Applications.1, Sob o título "Armazenamento de luz em gaiolas de luz: uma plataforma escalável para memórias quânticas multiplexadas.".
O que são “gaiolas de luz” nanoscópicas?
Memória quântica refere-se a componentes capazes de armazenar e preservar informações quânticas intactas (qubits).
Na prática, funciona como uma memória RAM: não para armazenamento de dados a longo prazo, mas para manter os dados acessíveis para a próxima etapa de um processo de cálculo.
Isso requer três etapas sucessivas:
- Capturando o estado quântico.
- Armazenar esse estado em um formato mais estável do que qubits voláteis.
- Recuperar os dados para processamento posterior.
Como funcionam as gaiolas de luz impressas em 3D
A base do trabalho dos pesquisadores alemães é a “gaiola de luz”. Essas estruturas nanoscópicas são projetadas para reter a luz sem que ela perca suas características quânticas.
Fonte: Claro
Neste caso específico, eles utilizaram guias de onda de núcleo oco preenchidos com um vapor atômico de átomos de césio.
As próprias estruturas foram construídas utilizando tecnologia de nanoimpressão, especificamente litografia de polimerização de dois fótons com sistemas comerciais de impressão 3D.
Para garantir a estabilidade a longo prazo no ambiente reativo do césio, as estruturas são revestidas com uma camada protetora, demonstrando notável durabilidade, sem degradação observada mesmo após cinco anos de operação.
Fonte: Claro
Vantagens em relação à memória quântica tradicional
Este projeto oferece vantagens exclusivas em comparação com tentativas anteriores.
Em primeiro lugar, essas nanoestruturas impressas permitem a rápida difusão de átomos de césio. Isso reduz o tempo necessário para preencher o núcleo com vapor atômico de meses para apenas dias, mantendo ao mesmo tempo um excelente confinamento do campo óptico.
Em segundo lugar, o design permite um acesso lateral único às regiões centrais, facilitando a recuperação de dados quânticos quando necessário.
“Criamos uma estrutura guia que permite a rápida difusão de gases e fluidos em seu núcleo, com a versatilidade e reprodutibilidade proporcionadas pelo processo de nanoimpressão 3D.
Isso possibilita a verdadeira escalabilidade desta plataforma, não apenas para a fabricação intra-chip dos guias de onda, mas também inter-chip, para a produção de múltiplos chips com o mesmo desempenho.”
Essa escalabilidade facilita muito a obtenção de um estágio comercial industrial. Ela permite a inclusão de múltiplas gaiolas de luz no mesmo chip, aumentando o potencial de memória total de um processador quântico. As variações dentro de um mesmo chip foram mantidas abaixo de 2 nanômetros, enquanto as diferenças entre chips permaneceram abaixo de 15 nanômetros.
Como o desempenho de armazenamento entre diferentes compartimentos de luz é mínimo e consistente, o projeto gera expectativas confiáveis para os engenheiros.
Deslize para rolar →
| Abordagem da memória quântica | Excitação armazenada / Meio | Condições operacionais típicas | Escalabilidade e integração | Principais compensações |
|---|---|---|---|---|
| “Gaiolas de luz” nanoimpressas (este trabalho) | Pulsos de luz guiados mapeados para excitações atômicas coletivas (vapor de césio em guias de onda de núcleo oco) | Operação ligeiramente acima da temperatura ambiente; não foram descritos processos criogênicos ou de aprisionamento de átomos complexos. | A nanoimpressão 3D (polimerização de dois fótons) permite a criação de estruturas multiplexadas e repetíveis em chips; acesso lateral para controle/leitura. | Os tempos de armazenamento mostrados aqui são da ordem de centenas de nanossegundos; o principal valor reside na facilidade de fabricação, na multiplexação e nas condições operacionais flexíveis. |
| Memórias de Conjunto de Átomos Frios | Excitações atômicas em nuvens de átomos resfriadas a laser | Ultra-alto vácuo, resfriamento a laser, óptica de aprisionamento (infraestrutura laboratorial complexa) | Alto desempenho em ambientes de pesquisa; mais difícil de miniaturizar e implantar em larga escala em comparação com abordagens que priorizam o chip. | Excelente desempenho físico, mas a complexidade e o tamanho do sistema podem limitar a sua implementação prática. |
| Cristais dopados com terras raras | Excitações ópticas em dopantes de estado sólido (por exemplo, íons de terras raras) | Frequentemente criogênicos para melhor coerência; sólidos estáveis, mas que exigem resfriamento. | Módulos potencialmente compactos; a integração depende da embalagem fotônica e das perdas de acoplamento. | Forte potencial de coerência, mas a temperatura/resfriamento e a eficiência de acoplamento são limitações práticas. |
| Memórias baseadas em spin (centros NV / conjuntos de spin) | Estados de spin eletrônico/nuclear em sólidos | Varia bastante (geralmente em ambientes controlados; às vezes criogênicos para um desempenho ideal). | Atrativo para integração em estado sólido; interfaces ópticas e rendimento de fabricação podem ser desafiadores. | Estados de spin de longa duração são promissores, mas a interface fóton-spin pode ser o gargalo. |
| Memórias de Ressonadores Supercondutores | Fótons/excitações de micro-ondas em circuitos supercondutores | Operação criogênica (geladeira de diluição) | Alta compatibilidade com processadores supercondutores; a escalabilidade está atrelada à fiação criogênica, aos orçamentos térmicos e à capacidade do refrigerador. | Integração estreita com as principais plataformas de controle quântico da atualidade, mas a criogenia e a complexidade do sistema são inevitáveis. |
Outra grande mudança em comparação com a maioria das tecnologias de computação quântica é que a memória de gaiola de luz opera ligeiramente acima da temperatura ambiente e não requer resfriamento criogênico. Isso a torna não apenas mais confiável, mas também significativamente mais econômica.
Por quanto tempo as gaiolas de luz podem armazenar dados?
As gaiolas de luz permitem a conversão altamente eficiente de pulsos de luz guiados em excitações atômicas coletivas. Um laser de controle óptico pode então liberar a luz sob demanda, recuperando os dados para cálculos quânticos subsequentes.
A equipe de pesquisa conseguiu armazenar pulsos de luz atenuados contendo apenas alguns fótons por períodos de várias centenas de nanossegundos.
Fonte: Claro
Embora esse período possa parecer curto, em termos de redes quânticas e memória fotônica, ele representa uma duração de armazenamento excepcionalmente longa e estável, especialmente para sistemas compatíveis com a temperatura ambiente.
Escalando redes quânticas com memória óptica
Embora as redes tenham ajudado até agora a compensar a falta de memória, uma memória confiável poderia, por outro lado, ajudar a criar redes mais complexas.
Ao criar armazenamento confiável, a memória quântica pode servir como nós repetidores, aumentando significativamente a confiabilidade e o alcance da rede quântica. Este é um passo importante para interligar vários chips quânticos em um único supercomputador, bem como conectar computadores quânticos fisicamente distantes.
Conclusão
A computação quântica fez progressos enormes nos últimos anos, com o desenvolvimento de redes e chips quânticos maiores e escaláveis. O elo perdido para um computador quântico completo ou uma rede quântica em larga escala eram componentes de memória confiáveis.
A utilização dessas gaiolas de luz aprimoradas pode ser exatamente a chave para acelerar o desenvolvimento da computação quântica, graças ao seu processo de fabricação barato e confiável.
O próximo passo provavelmente será a realização de testes práticos com chips quânticos existentes e a otimização do processo de fabricação para integrá-lo às práticas padrão de uma fundição de semicondutores.
Investindo em Computação Quântica
Honeywell / Quantinuum (HON)
(HON )
Quantinuum é o resultado da fusão da Honeywell Quantum Solutions e da Cambridge Quantum.
A Honeywell continua sendo a acionista majoritária da empresa (provavelmente com 52% das ações). após uma rodada de arrecadação de fundos que o avaliou em US$ 10 bilhõesO fundador Ilyas Khan é supostamente dono de aproximadamente 20% da empresa. Outros acionistas incluem JSR Corporation, Mitsui, Amgen, IBM e JP Morgan.
Uma possível oferta pública inicial (IPO) da Quantinuum, possivelmente como parte de uma reestruturação corporativa mais ampla, Analistas estimam que seu valor chegue a US$ 20 bilhões. e pode ocorrer entre 2026 e 2027.
A computação quântica não é a parte central dos negócios da Honeywell, que estão mais focados em produtos para os setores aeroespacial, de automação e de produtos químicos e materiais especiais.
Cada um destes domínios pode, no entanto, beneficiar da computação quântica, especialmente química computacional e segurança cibernética quântica, potencialmente dando à Honeywell uma vantagem sobre seus concorrentes.
O principal modelo da empresa, por enquanto, é Helios, o sucessor do H2, e o “computador quântico mais preciso do mundo”Possui um número recorde de 98 qubits físicos totalmente conectados, com fidelidade de porta de qubit único de 99.9975% e fidelidade de porta de dois qubits de 99.921% em todos os pares de qubits.
Também utilizamos o Helios para realizar simulações em larga escala em supercondutividade de alta temperatura e o magnetismo quântico — ambos com caminhos claros para aplicações industriais no mundo real.
A empresa tem se dedicado à computação de alta qualidade com baixíssimos erros, em vez de simplesmente adicionar o máximo de qubits possível, criando a chamada "computação quântica tolerante a falhas".
Essa abordagem é rotulada pela empresa como “Qubits melhores, resultados melhores”, com uma quantidade similar de qubits alcançando resultados 100-1,000 vezes mais confiáveis.
Fonte: quântico
Isso poderia fazer uma diferença notável na criptografia resistente à computação quântica, que é urgentemente necessária. A empresa de defesa Thales (HO.PA -0.96%) é já colaborando com a Quantinuum, como são bancos internacionais como o HSBC e JP Morgan.
A Quantinuum também oferece sua química computacional quântica proprietária InQuanto, utilizável para aplicações farmacêuticas, ciências de materiais, químicas, energéticas e aeroespaciais.
Como muitas outras empresas de computação quântica, A Quantinuum oferece o Helios como "hardware como serviço"., permitindo que os usuários se beneficiem da computação quântica sem ter que lidar com a complexidade de operar o sistema.
Quantinuum assinou em novembro de 2024 parceria com a alemã Infineon, o maior fabricante de semicondutores da Europa. A Infineon trará sua tecnologia de fotônica integrada e eletrônica de controle para ajudar a criar a próxima geração de computadores quânticos de íons presos.
À medida que a fotônica integrada se aproxima de aplicações práticas, fica evidente a importância dessa parceria para o futuro da Quantinuum. Neste momento, o próximo passo da empresa parece ser o lançamento do primeiro chip fotônico-quântico do mundo voltado para inteligência artificial.
Nos próximos meses, a Quantinuum compartilhará resultados de colaborações em andamento, mostrando o potencial inovador dos avanços quânticos em IA Generativa.
O recurso inovador do Gen QAI aprimorará e acelerará o uso de estruturas orgânicas metálicas para administração de medicamentos, abrindo caminho para opções de tratamento mais eficientes e personalizadas, com detalhes a serem revelados no lançamento do Helios.
Quantinuum anuncia avanço em IA quântica generativa com enorme potencial comercial
Mais casos de uso contínuos podem impulsionar significativamente o valor futuro da empresa e, consequentemente, a participação da Honeywell nela.
Inteligência Artificial Quântica Generativa: Desbloqueando todo o potencial da IA
(Você pode ler mais sobre o restante das atividades industriais da Honeywell em automação, aeroespacial e materiais avançados no relatório dedicado à empresa.)
Últimas notícias e desenvolvimentos sobre ações da Honeywell (HON)
Estudo Referenciado
1. Gómez-López, E., Ritter, D., Kim, J. et ai. Armazenamento de luz em gaiolas de luz: uma plataforma escalável para memórias quânticas multiplexadas. Aplicativo Light Sci 15, 13 (2026). https://doi.org/10.1038/s41377-025-02085-5
