Pesquisadores da Quantum Internet Alliance (QIA) da TU Delft, QuTech, Universidade de Innsbruck, INRIA e CNRS anunciaram recentemente a criação do primeiro sistema operacional projetado para redes quânticas: QNodeOS 🚀. A pesquisa, publicado na Nature, representa um grande passo à frente na transformação das redes quânticas de um conceito teórico em uma tecnologia prática que pode revolucionar o futuro da Internet 🌐.

“O objetivo da nossa pesquisa é levar a tecnologia de redes quânticas a todos. Com o QNodeOS, estamos dando um grande passo à frente. Pela primeira vez, é possível programar e executar aplicativos facilmente em uma rede quântica”, explica a Profa. Dra. Stephanie Wehner, Professora de Computação Quântica no Instituto QuTech de Tecnologia Quântica da Universidade Técnica de Delft, que liderou o estudo. “Nosso trabalho também cria uma estrutura que abre novas áreas de pesquisa em computação quântica.” 💡

Removendo barreiras para desenvolvedores 👩‍💻👨‍💻

A capacidade de programar facilmente hardware clássico, como laptops e celulares, transformou nosso mundo e permitiu a criação de uma grande variedade de aplicativos. “O sistema funciona como o software do seu computador doméstico: você não precisa saber como o hardware funciona para usá-lo”, diz Mariagrazia Iuliano, uma estudante de doutorado na QuTech.

Ao remover a barreira entre o hardware e o software de rede, o sistema operacional permitirá que os desenvolvedores criem facilmente aplicativos compatíveis com uma ampla variedade de hardware, abrindo caminho para que a tecnologia de rede quântica chegue à sociedade.

Um sistema operacional totalmente programável 💻✨

O sistema operacional de rede quântica, conhecido como QNodeOS, é totalmente programável, o que significa que os aplicativos podem ser executados em alto nível, semelhante aos de sistemas operacionais tradicionais como Windows ou Android. Ao contrário dos sistemas anteriores, que exigiam a programação de código específico para cada configuração experimental, o QNodeOS facilita o gerenciamento de processadores quânticos em rede, independentemente da plataforma de hardware utilizada.

“Essa arquitetura, nunca antes criada para redes quânticas, permite que os desenvolvedores se concentrem na lógica da aplicação em vez de detalhes de hardware”, explica Bart van der Vecht, aluno de doutorado na QuTech. “Isso facilita a criação de novos tipos de aplicativos, alguns dos quais nem conseguimos imaginar hoje.” 🤯

A autora correspondente Stephanie Wehner e os coautores Mariagrazia Iuliano, Carlo Delle Donne e Bart van der Vecht, no contexto de código de aplicativo de alto nível executável em hardware de rede quântica usando a pilha QNodeOS. Crédito: Studio Oostrum

Compatível com vários tipos de hardware 🔗

As aplicações de redes quânticas são diferentes daquelas executadas em um computador quântico, o que representa desafios únicos que os pesquisadores tiveram que superar. Ao contrário dos computadores quânticos que executam um único programa, os aplicativos quânticos em rede exigem que vários programas sejam executados independentemente em diferentes nós da rede, como um aplicativo cliente no seu telefone e um servidor na nuvem ☁️.

Esses programas devem ser coordenados por meio de mensagens e emaranhamento quântico, um tipo especial de conexão que alimenta redes quânticas. O QNodeOS resolve esses desafios exclusivos do paradigma de execução quântica em rede.

Os pesquisadores demonstraram que o QNodeOS pode funcionar com vários tipos de hardware quântico, conectando-o a dois tipos muito diferentes de processadores quânticos. “Nossos processadores de íons aprisionados funcionam de forma completamente diferente daqueles baseados em centros de cores de diamante, mas mostramos que o QNodeOS pode trabalhar com ambos”, diz Tracy Northup, professora da Universidade de Innsbruck, na Áustria. 💎⚛️

O futuro das redes quânticas 🌟

A criação do QNodeOS reuniu especialistas em física, ciência da computação e engenharia para dar um passo fundamental na missão da QIA de construir uma rede quântica escalável e útil que possa dar suporte a aplicações do mundo real. Ao longo do caminho, o sistema operacional fornecerá uma estrutura crucial para futuras pesquisas e experimentações.

Como próximo passo, a QIA está trabalhando para fornecer acesso global aos componentes de software e hardware desta tecnologia. Uma maneira é usar o QNodeOS no Quantum Network Explorer, o demonstrador de internet quântica da QuTech. Isso permitirá que um público muito mais amplo experimente, inove e crie software para redes quânticas, acelerando a evolução do campo 🚀🔬.