Controle de um processador de 6 Qubit em silício: WebCuriosos

Outro recorde foi quebrado no caminho para computadores quânticos totalmente operacionais e capazes: o controle completo de um processador quântico de 6 qubits em silício.

Os pesquisadores estão chamando isso de “um importante trampolim” para a tecnologia.

Qubits (ou bits quânticos) são os equivalentes quânticos dos bits de computação clássicos, só que podem potencialmente processar muito mais informações. Graças à física quântica, eles podem estar em dois estados ao mesmo tempo, em vez de apenas um único 1 ou 0.

A dificuldade está em fazer com que muitos qubits se comportem como precisamos, e é por isso que esse salto para seis é importante. Ser capaz de operá-los em silício – o mesmo material usado nos dispositivos eletrônicos atuais – torna a tecnologia potencialmente mais viável.

“O desafio da computação quântica hoje consiste em duas partes”, diz o pesquisador de computação quântica Stephan Philips da Delft University of Technology, na Holanda. “Desenvolver qubits de qualidade boa o suficiente e desenvolver uma arquitetura que permita construir grandes sistemas de qubits.”

“Nosso trabalho se enquadra em ambas as categorias. E como o objetivo geral de construir um computador quântico envolve um esforço enorme, acho justo dizer que demos uma contribuição na direção certa.”

Os qubits são feitos de elétrons individuais fixados em uma fileira, separados por 90 nanômetros (um fio de cabelo humano tem cerca de 75.000 nanômetros de diâmetro). Essa linha de ‘pontos quânticos’ é colocada em silício, utilizando uma estrutura semelhante aos transistores usados ​​em processadores padrão.

Ao fazer melhorias cuidadosas na forma como os elétrons eram preparados, gerenciados e monitorados, a equipe conseguiu controlar com sucesso seu spin – a propriedade da mecânica quântica que permite o estado qubit.

Os pesquisadores também conseguiram criar portas lógicas e sistemas emaranhados de dois ou três elétrons, sob demanda, com baixas taxas de erro.

Os pesquisadores usaram radiação de microondas, campos magnéticos e potenciais elétricos para controlar e ler o spin dos elétrons, operando-os como qubits e fazendo com que interajam entre si conforme necessário.

“Nesta pesquisa, ampliamos o número de qubits no silício e alcançamos altas fidelidades de inicialização, altas fidelidades de leitura, altas fidelidades de porta de qubit único e altas fidelidades de estado de dois qubits”, diz o engenheiro elétrico Lieven Vandersypentambém da Delft University of Technology.

“O que realmente chama a atenção é que demonstramos todas essas características juntas em um único experimento em um número recorde de qubits”.

Até este ponto, apenas processadores de 3 qubits foram construídos com sucesso em silício e controlados até o nível de qualidade necessário – portanto, estamos falando de um grande avanço em termos do que é possível neste tipo de qubit.

Existem diferentes maneiras de construir qubits – inclusive em supercondutores, onde muitos mais qubits foram operados juntos – e os cientistas ainda estão descobrindo o método que pode ser o melhor caminho a seguir.

A vantagem do silício é que as cadeias de produção e fornecimento já estão todas instaladas, o que significa que a transição de um laboratório científico para uma máquina real deve ser mais simples. O trabalho continua aumentando ainda mais o recorde do qubit.

“Com uma engenharia cuidadosa, é possível aumentar a contagem de qubits de spin de silício, mantendo a mesma precisão de qubits únicos”, diz o engenheiro eletricista Mateusz Madzik da Universidade de Tecnologia de Delft.

“O principal alicerce desenvolvido nesta pesquisa poderia ser usado para adicionar ainda mais qubits nas próximas iterações de estudo.”

A pesquisa foi publicada em Natureza.