Computador quântico de silício mais próximo da realidade

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/10/2014

Duas equipes trabalhando no mesmo laboratório da Universidade de Nova Gales do Sul, na Austrália, descobriram duas soluções diferentes para criar qubits de alta precisão e capazes de reter informações por longos períodos.

"Nós chegamos agora a duas rotas paralelas para construir um computador quântico em silício, cada uma das quais mostra uma super precisão," disse o professor Andrea Morello.

A precisão é necessária porque os qubits geralmente são muito frágeis e perdem os dados facilmente. Embora existam mecanismos de correção quântica de erros, esses mecanismos só funcionam se os erros ocorrerem em 1% ou menos das operações.

Qubit com átomo artificial sobre Si-28, muito similar a um transístor eletrônico comum.
[Imagem: M. Veldhorst et al. - 10.1038/nnano.2014.216]

Qubit de silício

O primeiro grupo está trabalhando com qubits de silício, mais especificamente, do isótopo 28 do silício (Si-28).

Trata-se de um "átomo artificial", criado no interior de uma pastilha de Si-28, que funciona de forma muito parecida com um tipo comum de transístor de silício, conhecido como MOSFET.

Esse isótopo é perfeitamente não-magnético porque seu núcleo não tem spin. Assim, ao contrário do silício natural, ele não interfere com o átomo artificial, ajudando a preservar seus dados.

Há uma grande expectativa com os qubits de silício porque eles podem estabelecer uma ponte entre a eletrônica e a computação quântica.

Os cálculos quânticos foram realizados em um único elétron do átomo artificial.

Qubit de fósforo

Esquema do qubit de fósforo, com as conexões para leitura e escrita.
[Imagem: Juha T. Muhonen - 10.1038/nnano.2014.211]

A segunda parte da equipe está trabalhando com qubits em átomos "naturais" de fósforo.

"O átomo de fósforo contém na verdade dois qubits: o elétron e o núcleo. Com o núcleo em particular, nós obtivemos uma precisão perto de 99,99%. Isto significa apenas um erro em cada 10.000 operações quânticas," disse Juha Muhonen, membro da equipe.

O qubit de fósforo também é mantido no interior de uma pastilha de Si-28.

Além de alcançar uma precisão inédita, o qubit de fósforo conseguiu manter os dados por até 35 segundos, um recorde mundial para bits quânticos desse tipo.

Juntando qubits

Todos os testes foram realizados com qubits individuais. Assim, o próximo passo da equipe será construir pares desses qubits e aferir novamente sua precisão e tempo de decoerência.

Se tudo correr como esperado, será então uma questão de ir adicionando qubits uma a um, até obter uma quantidade suficiente para realizar cálculos práticos - quando então estará pronto um verdadeiro processador quântico.

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