Outro recorde foi quebrado no caminho para computadores quânticos totalmente funcionais: controle total de um processador quântico de 6 qubits em silício. Os pesquisadores chamam isso de um importante trampolim para a tecnologia.
Qubits (ou bits quânticos) são os equivalentes quânticos dos bits de computação clássicos, mas eles podem potencialmente processar muito mais informações. Graças à física quântica, eles podem estar em dois estados ao mesmo tempo, não apenas 1 ou 0.
A parte complicada é fazer com que muitos qubits se comportem da maneira que eles querem, então pular para seis assim é importante. A capacidade de trabalhar com eles a partir do silício - o mesmo material usado em dispositivos eletrônicos modernos - torna essa tecnologia potencialmente mais viável.
Hoje, o problema da computação quântica consiste em duas partes, diz o pesquisador de computação quântica Stefan Philips, da Universidade de Tecnologia de Delft, na Holanda. O desenvolvimento de qubits de qualidade suficiente e o desenvolvimento de uma arquitetura que permita a criação de grandes sistemas de qubits.
Nosso trabalho se encaixa em ambas as categorias. E como o objetivo geral de construir um computador quântico requer um grande esforço, acho justo dizer que contribuímos na direção certa.
Qubits são compostos de elétrons individuais fixados em uma fileira de 90 nanômetros de distância (o diâmetro de um cabelo humano é de cerca de 75.000 nanômetros). Essa linha de pontos quânticos é incorporada ao silício usando uma estrutura semelhante aos transistores usados em processadores padrão.
Ao fazer melhorias cuidadosas na maneira como os elétrons são preparados, manipulados e monitorados, a equipe de cientistas conseguiu controlar com sucesso seu spin, uma propriedade da mecânica quântica que fornece o estado de um qubit.
Os pesquisadores também foram capazes de criar portas lógicas e emaranhar sistemas de dois ou três elétrons sob demanda com uma baixa taxa de erro.
Os cientistas usaram microondas, campos magnéticos e potenciais elétricos para controlar e ler o spin dos elétrons, manipulando-os como qubits e fazendo-os interagir uns com os outros conforme necessário.
Neste estudo, ultrapassamos os limites do número de qubits no silício e alcançamos alta precisão de inicialização, alta precisão de leitura, alta precisão de portas de qubit único e alta precisão de estados com dois qubits”, dizem os cientistas.
O que é realmente importante é que estamos demonstrando todas essas características juntas em um experimento com um número recorde de qubits.
Até este ponto, apenas processadores de 3 qubits foram construídos com sucesso no silício e controlados para o nível de qualidade exigido - portanto, é um grande passo à frente em termos do que é possível nesse tipo de qubit.
Existem diferentes maneiras de criar qubits, inclusive em supercondutores, onde muitos outros qubits foram usados juntos, e os cientistas ainda estão descobrindo qual método pode ser o melhor.
A vantagem do silício é que todas as cadeias de produção e fornecimento já estão estabelecidas, o que significa que a transição de um laboratório científico para uma máquina real deve ser mais fácil. O trabalho continua a aumentar ainda mais o registro de qubits.
Com um design cuidadoso, é possível aumentar o número de qubits de spin de silício, mantendo a mesma precisão dos qubits únicos”, diz o engenheiro Mateusz Madzik da Delft University of Technology.
O bloco de construção chave desenvolvido em nossa pesquisa pode ser usado para adicionar ainda mais qubits em futuras iterações.
O estudo foi publicado na revista Nature.
2022-10-03 17:15:45
Autor: Vitalii Babkin