Pesquisadores da Universidade do Sul da Califórnia (USC) propuseram uma solução inovadora para um dos maiores desafios da computação quântica: a fragilidade dos qubits. A descoberta, liderada pelo Professor Aaron Lau, introduz uma nova partícula, o "neglecton", que, em conjunto com os férmions de Majorana, permite a realização de todas as operações lógicas necessárias para um computador quântico universal.
A computação quântica topológica, que utiliza propriedades geométricas de partículas como os férmions de Majorana, é promissora devido à sua robustez contra o ruído. No entanto, os férmions de Majorana por si só limitam o conjunto de operações lógicas possíveis. A equipe da USC demonstrou que a adição de um único neglecton ao sistema de férmions de Majorana é suficiente para alcançar a universalidade computacional.
A pesquisa, publicada na Nature Communications, baseia-se em trabalhos anteriores, incluindo estudos de cientistas suecos em fevereiro de 2025 sobre a transmissão de informações via ondas magnéticas. A integração dos neglectons, derivados de uma estrutura matemática mais ampla conhecida como teoria quântica de campos topológica não-semisimple, permite que os "anyonos de Ising" — candidatos promissores para computação quântica topológica — executem qualquer computação quântica através de operações de "braiding" (entrelaçamento). Apenas um neglecton estacionário é necessário, com a computação ocorrendo pelo entrelaçamento dos anyonos de Ising ao seu redor.
A equipe também abordou desafios matemáticos, como violações de unitariedade, projetando sua codificação quântica para isolar essas irregularidades e garantir que as computações ocorram em áreas estáveis da teoria. O impacto potencial desta descoberta é substancial, oferecendo um caminho para superar as limitações das abordagens atuais em computação quântica topológica e desbloquear capacidades computacionais avançadas.
O próximo passo da pesquisa envolverá a identificação de materiais específicos que possam hospedar neglectons, com estados quânticos de Hall fracionários e supercondutores topológicos sendo os principais candidatos. As fases experimentais iniciais poderão focar em assinaturas espectroscópicas ou padrões de interferometria para confirmar a presença e o comportamento dos neglectons, abrindo caminho para sua integração em dispositivos práticos.