Um gato atômico, vivo e morto ao mesmo tempo, está ajudando engenheiros a detectar erros computacionais

Uma equipe de engenheiros quânticos recriou o famoso experimento do Gato de Schrödinger dentro de um chip de silício, abrindo novas possibilidades para a computação quântica.

Um gato atômico, vivo e morto ao mesmo tempo, está ajudando engenheiros quânticos a detectar erros computacionais — Engenheiros recriaram o experimento do Gato de Schrödinger dentro de um chip de silício, abrindo novas possibilidades para a computação quântica.

A mecânica quântica tem intrigado cientistas e filósofos por mais de cem anos. Um dos seus experimentos mentais mais famosos, o Gato de Schrödinger, consiste em um gato que depende do decaimento de um átomo radioativo para viver ou morrer.

Segundo a teoria quântica, sem observar diretamente o átomo, ele deve ser considerado em uma superposição - Em outras palavras, o átomo está simultaneamente decaído e não decaído. Assim, o gato estaria vivo e morto ao mesmo tempo.

Claro que um gato real não pode estar vivo e morto ao mesmo tempo, mas o conceito é frequentemente usado para descrever se uma maneira mais popular e fácil de entender um conceito extremamente complexo, que é a superposição de estados quânticos.

Um gato quântico feito de antimônio

No entanto, uma equipe de cientistas descobriu que esse experimento mental pode ser extremamente útil em situações reais. Utilizando um átomo de antimônio (que é muito mais complexo do que os qubits tradicionais usados em computação quântica) para representar o gato, a equipe conseguiu recriar o experimento.

Pesquisadores de computação quântica resposáveis pelo estudo. — Os pesquisadores de computação quântica Benjamin Wilhelm, Xi Yu, Andrea Morello e Danielle Holmes com gatos que estão, felizmente, bem vivos e felizes.

O átomo de antimônio possui um grande spin nuclear, o que significa que ele tem múltiplos estados magnéticos possíveis, ao invés vez de apenas dois. Isso transforma radicalmente o comportamento do sistema. A superposição do spin do antimônio, que pode apontar em oito direções diferentes, cria um estado quântico mais resistente a erros.

Normalmente, usamos partículas que possuem apenas dois estados: 0 (spin para baixo) e 1 (spin para cima). No entanto, qualquer mudança súbita no spin pode causar um erro lógico, fazendo com que a informação quântica se torne extremamente frágil - Benjamin Wilhelm, coautor.

No caso do antimônio, se o estado 0 representa um “gato morto” e o estado 1 representa um “gato vivo”, seria necessário um número significativo de erros consecutivos para alterar completamente a informação. É como se o gato metafórico do experimento tivesse sete vidas.

Tecnologia é escalável em chips de silício

Esse “gato de Schrödinger” de antimônio foi integrado a um chip quântico de silício, similar aos usados em computadores e smartphones, mas adaptado para manipular estados quânticos de átomos individuais. Assim, os cientistas podem controlar com precisão seu estado quântico – ou, se preferir, sua vida e morte.

Representação visual do gato de antimônio. Uma superposição dos estados “vivo” e “morto) resulta em um estado quântico impressionante que exibe sete franjas de interferência quântica.

Esse avanço abre caminho para uma nova forma de realizar cálculos quânticos, onde há mais margem para correção de erros. Caso um erro ocorra, será possível detectá-lo imediatamente e corrigi-lo antes que outros erros se acumulem.

É como se o “gato” voltasse para casa arranhado após uma briga. Ele está longe de estar morto, mas sabemos que brigou. Podemos tentar descobrir quem causou a briga e resolver a situação antes que aconteça novamente.

A capacidade de detectar e corrigir erros quânticos é considerado o Santo Graal da computação quântica, e a equipe planeja explorar essa aplicação em seus próximos estudos - possivelmente abrindo as portas para resolver um dos principais desafios para a criação de computadores quânticos funcionais.

Referência da notícia

Schrödinger cat states of a nuclear spin qudit in silicon. Nat. Phys. (2025). Yu, X., Wilhelm, B., Holmes, D. et al.