A evolução da computação quântica depende de um desafio que ainda limita o desenvolvimento dessa tecnologia: controlar vários qubits ao mesmo tempo sem comprometer a estabilidade das informações. Uma pesquisa liderada por Haitong Xu, publicada na revista Nature Physics em 2026, apresenta um avanço importante ao mostrar que íons de terras raras, especificamente de érbio (Er³⁺), podem atuar de maneira coordenada dentro de um mesmo dispositivo quântico.
Além de permitir o controle individual desses qubits, o sistema desenvolvido apresenta uma característica especialmente relevante: ele opera em comprimentos de onda compatíveis com as redes de fibra óptica utilizadas atualmente nas telecomunicações. Isso aproxima a tecnologia quântica da infraestrutura já existente e pode facilitar sua adoção no futuro.
Uma arquitetura capaz de distinguir qubits extremamente próximos
Para alcançar esse resultado, os pesquisadores utilizaram um cristal de tungstato de cálcio (CaWO₄) contendo íons de érbio incorporados em sua estrutura. O material foi integrado a uma cavidade nanofotônica de silício, responsável por intensificar a interação entre luz e matéria em escala nanométrica.
Embora separados por apenas alguns nanômetros, cada íon apresenta pequenas diferenças em suas frequências ópticas e magnéticas. Essas variações funcionam como uma espécie de assinatura individual, permitindo que pulsos de laser identifiquem e manipulem cada qubit separadamente com elevada precisão.
Essa capacidade é considerada essencial para o desenvolvimento de nós quânticos, estruturas responsáveis por armazenar, processar e transmitir informações em futuras redes de comunicação quântica.
Operações quânticas mostram que os qubits podem trabalhar em conjunto
O experimento foi além da simples manipulação dos qubits. Os cientistas também conseguiram executar portas quânticas, operações fundamentais para qualquer sistema de computação quântica.
Entre os principais avanços demonstrados estão:
- Controle simultâneo de dois spins eletrônicos acoplados.
- Uso de um spin nuclear como memória quântica auxiliar.
- Armazenamento de informações por cerca de um segundo, mantendo a coerência do sistema.
- Recuperação dos dados após sucessivas interações com luz, preservando o estado quântico.
Esses resultados mostram que diferentes qubits podem atuar de forma integrada, um requisito indispensável para computadores quânticos mais poderosos.
Compatibilidade com telecomunicações pode facilitar aplicações futuras
Um dos aspectos mais interessantes do estudo é que os íons de érbio emitem e absorvem luz na faixa de aproximadamente 1,5 micrômetro, exatamente o intervalo utilizado pelas fibras ópticas que compõem a infraestrutura global de telecomunicações.
Na prática, isso significa que futuras redes quânticas poderão aproveitar parte da tecnologia já instalada, reduzindo a necessidade de desenvolver sistemas ópticos totalmente novos.
Essa característica poderá favorecer aplicações como internet quântica, repetidores quânticos, comunicação criptografada de alta segurança e conexão entre computadores quânticos distribuídos em diferentes locais.
Escalar o número de qubits é o próximo grande objetivo
Os resultados representam uma importante prova de conceito, demonstrando que diferentes qubits podem ser controlados, armazenar informações e interagir dentro do mesmo sistema físico.
Os pesquisadores agora pretendem ampliar a quantidade de íons de érbio integrados aos dispositivos e encontrar maneiras de diminuir a decoerência, um efeito que compromete a manutenção das propriedades quânticas ao longo do tempo.
Segundo o estudo publicado por Haitong Xu e colaboradores na Nature Physics (2026), a combinação entre íons de terras raras, controle óptico preciso e compatibilidade com a infraestrutura de telecomunicações representa um dos caminhos mais promissores para tornar as redes quânticas escaláveis uma realidade nas próximas décadas.
