Físicos encontram o ‘elo perdido’ que poderia fornecer tecnologia quântica de Internet: WebCuriosos

Antes que os computadores quânticos e as redes quânticas possam atingir o seu enorme potencial, os cientistas têm vários problemas difíceis de resolver – mas um novo estudo descreve uma solução potencial para um destes problemas.

Como vimos em pesquisas recentes, o material de silício do qual são feitos nossos componentes de computação clássicos existentes também mostrou potencial para armazenar bits quânticos.

Esses bits quânticos – ou qubits – são essenciais para o desempenho da computação quântica de próximo nível e vêm em vários tipos.

Os qubits de silício são um tipo que os físicos conseguiram tornar mais avançados e mais estáveis ​​ao longo do tempo, mas há também a questão de ligá-los em escala. O que a nova pesquisa mostra é que certos defeitos no silício – conhecidos como centros T – podem atuar como ligações fotônicas (ou baseadas em luz) entre qubits.

“Um emissor como o centro T, que combina qubits de spin de alto desempenho e geração de fótons ópticos, é ideal para criar computadores quânticos distribuídos e escaláveis,” diz a física quântica Stephanie Simmons da Simon Fraser University no Canadá.

“Eles podem lidar com o processamento e as comunicações juntos, em vez de precisar conectar duas tecnologias quânticas diferentes, uma para processamento e outra para comunicações”.

Em outras palavras, é um sistema mais eficiente e possivelmente mais fácil de construir. Os pesquisadores relatam que é a primeira vez que esse tipo de atividade de partículas quânticas é observada opticamente no silício – mais uma evidência de que é um caminho viável a seguir.

Há também outro benefício: os centros T emitem luz no mesmo comprimento de onda usado pelas atuais redes de comunicações de fibra e equipamentos de telecomunicações. Isso tornaria a implantação da tecnologia quântica da Internet mais simples.

“Com os centros T, você pode construir processadores quânticos que se comunicam inerentemente com outros processadores”, diz Simmons.

“Quando seu qubit de silício pode se comunicar emitindo fótons (luz) na mesma banda usada em data centers e redes de fibra, você obtém os mesmos benefícios para conectar os milhões de qubits necessários para a computação quântica.”

Os pesquisadores produziram dezenas de milhares de pequenos “micropucks” em pastilhas de silício, usando técnicas especiais de microscopia para confirmar que cada um desses minúsculos dispositivos tinha um pequeno número de centros T que podiam ser endereçados e controlados individualmente.

Há muito mais trabalho a fazer – os qubits precisam ser mais confiáveis ​​e precisos para que possam ser utilizados adequadamente – mas esta pesquisa nos dá mais um passo significativo em direção ao futuro da computação quântica.

Se esse futuro puder ser baseado no silício, então já teremos anos de experiência em fabricação e equipamentos aos quais recorrer, e isso, por sua vez, significa uma transição mais suave para a computação quântica em grande escala.

“Ao encontrar uma maneira de criar processadores de computação quântica em silício, você pode aproveitar todos os anos de desenvolvimento, conhecimento e infraestrutura usados ​​para fabricar computadores convencionais, em vez de criar uma indústria totalmente nova para a fabricação quântica”. diz Simmons.

A pesquisa foi publicada em Natureza.