Uma memória quântica escolhe qualquer uma de sete gavetas sem procurar nas outras: dispositivo imita a lógica da RAM dos computadores comuns
Pesquisadores demonstram dispositivo com sete posições de armazenamento controladas por um único processador, reduzindo a necessidade de conexões
Uma memória quântica de acesso aleatório conseguiu armazenar informações em sete posições independentes e recuperá-las sem acessar as demais. Desenvolvido por pesquisadores de universidades norte-americanas, o dispositivo separa armazenamento e processamento, reproduzindo um princípio da RAM convencional e oferecendo uma solução para reduzir conexões em computadores quânticos.
Como a memória quântica conseguiu reproduzir o funcionamento da RAM?
Computadores tradicionais utilizam a memória RAM para armazenar temporariamente informações que o processador precisa consultar. Cada posição possui um endereço, permitindo recuperar dados específicos sem examinar todas as outras. Nos computadores quânticos supercondutores, entretanto, os mesmos componentes frequentemente realizam operações e armazenam estados quânticos, aumentando a complexidade do equipamento.
Pesquisadores da Universidade Stanford, Universidade de Chicago e outras instituições desenvolveram uma arquitetura que separa essas tarefas. Um único processador quântico consegue selecionar sete posições de armazenamento, mantendo as demais isoladas durante a operação. A inovação aproxima os circuitos supercondutores de uma organização utilizada há décadas na computação clássica.
Como a memória quântica seleciona uma das sete posições disponíveis?
O protótipo utiliza um processador chamado transmon, conectado a uma cavidade intermediária que funciona como memória temporária. Outra cavidade, fabricada em alumínio, apresenta sete modos de oscilação eletromagnética. Cada modo representa uma posição independente capaz de armazenar informação quântica, sem exigir sete processadores separados.
Para selecionar determinada posição, os pesquisadores aplicam um sinal de controle na frequência apropriada. Isso ativa a transferência do estado quântico escolhido para a cavidade intermediária. O processador realiza a operação necessária e pode devolver a informação ao local original. Os resultados incluem:
- Sete posições independentes de armazenamento quântico;
- Um processador transmon compartilhado;
- Uma cavidade intermediária para transferência de estados;
- Fidelidade aproximada de 99,3% nas transferências individuais;
- Erro médio próximo de 1,2% nos ciclos completos de operação.
Por que separar processamento e armazenamento reduz a quantidade de fios?
Nos computadores quânticos supercondutores, cada qubit geralmente exige componentes eletrônicos e conexões para receber sinais de controle. Esses circuitos precisam operar em temperaturas extremamente baixas, dentro de refrigeradores criogênicos. Conforme aumenta a quantidade de qubits, o espaço ocupado por cabos e equipamentos se torna um obstáculo importante.
A nova arquitetura permite compartilhar recursos de controle entre várias posições de memória. O processador acessa cada estado armazenado através de uma conexão intermediária, evitando a necessidade de um conjunto completo de controles individuais. Entretanto, o protótipo demonstra uma possibilidade de redução da fiação, não a eliminação de todas as conexões físicas.
Quais evidências científicas demonstram a eficiência do dispositivo?
O estudo foi liderado por Ziqian Li e Eesh Gupta, sob supervisão de David I. Schuster, com participação de pesquisadores de Stanford, Chicago, Fermilab e outras instituições. Publicado em 8 de setembro de 2026 na revista Nature Physics, o artigo científico original apresenta uma memória quântica de acesso aleatório em cascata, com oito posições quando incluído o modo intermediário.
Os experimentos demonstraram transferências individuais com duração aproximada de meio microssegundo. A equipe também avaliou interferências entre posições e identificou interações entre múltiplos modos como fontes importantes de erro. A infidelidade média permaneceu inferior a 1,5% por modo, resultado promissor, embora insuficiente para garantir sozinho a tolerância a falhas de um computador completo.
O que diferencia essa memória quântica das arquiteturas convencionais?
A principal diferença está na distribuição das funções. Em muitos processadores atuais, cada qubit físico precisa ser controlado diretamente. No dispositivo experimental, sete estados podem permanecer armazenados enquanto um único processador executa operações sobre aquele que foi selecionado.
A cavidade intermediária também protege os estados armazenados das interações não lineares necessárias ao processamento. Essa separação permite otimizar a memória para preservar informação e o processador para executar operações rápidas.
| Característica | Resultado experimental |
|---|---|
| Posições de armazenamento | 7 modos |
| Processador | 1 transmon |
| Transferência individual | Cerca de 0,5 microssegundo |
| Fidelidade de transferência | Aproximadamente 99,3% |
Como a descoberta poderá ajudar a construir computadores quânticos maiores?
A separação entre memória e processamento oferece possibilidades para sistemas com correção de erros quânticos. Nesses equipamentos, vários qubits físicos trabalham juntos para proteger informações lógicas. Uma memória compartilhada poderia ampliar a capacidade disponível sem multiplicar proporcionalmente os recursos eletrônicos de controle.
Entretanto, o dispositivo ainda representa uma demonstração experimental, não uma memória comercial pronta para computadores quânticos de grande escala. Será necessário ampliar o número de posições, diminuir erros e preservar a coerência durante operações mais complexas. O avanço mostra que arquiteturas semelhantes à RAM podem ajudar a superar dificuldades práticas da computação quântica.
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