Salto quântico: Qubits de diamante depositados um a um por impressão

Redação do Site Inovação Tecnológica - 05/05/2022

Impressão de nanoprecisão de nanodiamantes usando a nova tecnologia.
[Imagem: Zhaoyi Xu et al. - 10.1002/advs.202103598]

Qubits de diamante

Físicos e engenheiros da Universidade de Hong Kong desenvolveram uma técnica de impressão que permite depositar qubits de diamante individuais com precisão nanométrica.

Isso permite criar memórias ou processadores quânticos com uma precisão comparável à da microeletrônica convencional.

"Até onde sabemos, a técnica que desenvolvemos mostra, pela primeira vez, precisão posicional de sub-comprimento de onda, controle de quantidade em nível de defeito único e recursos de padronização de forma livre, atendendo aos requisitos tecnológicos que marcam um avanço significativo na fabricação de dispositivos quânticos," disse o professor Chu Zhiqin, coordenador da equipe.

Os nanocristais de diamante, ou nanodiamantes, que podem hospedar defeitos pontuais conhecidos como vacâncias de nitrogênio, emergiram como um dos materiais quânticos mais promissores porque esses defeitos não apenas funcionam como qubits ou como sensores, como também eles fazem isso a temperatura ambiente, o que nenhuma outra tecnologia consegue.

Embora recentemente as pastilhas de diamante semelhantes às pastilhas de silício tenham se tornado realidade, até agora não existia uma técnica para depositar os qubits de forma controlada, em tempo e custo razoáveis, e que pudesse ser escalonada.

Existem vários métodos de nanomanipulação, do tipo "pegar e colocar", que conseguem posicionar os nanodiamantes com vacâncias de nitrogênio em vários substratos e circuitos, mas sem garantias de precisão no posicionamento e com baixo rendimento, levando até horas para depositar um único qubit, o que é inadequado para aplicações em escala industrial.

Qubits de diamante aplicados por impressão.
[Imagem: Zhaoyi Xu et al. - 10.1002/advs.202103598]

Qubits por impressão

A técnica de deposição de qubits por impressão lembra muito a impressão jato de tinta: Os nanodiamantes contendo as vacâncias de nitrogênio são colocados em gotículas líquidas, cada uma com volume menor do que um attolitro (10^-18 litro), e então depositadas eletricamente sobre qualquer substrato que se deseje.

Com isto, torna-se possível construir chips inteiros com qubits de diamante, um ao lado do outro, um salto para o desenvolvimento não apenas da computação quântica, mas de todas as tecnologias quânticas.

"Após caracterizações minuciosas das condições de impressão, mostramos que o número de nanodiamantes impressos pode ser controlado à vontade, atingindo a precisão no nível de partícula única. Esta abordagem de impressão, portanto, permite o posicionamento de matrizes centrais com vacâncias de nitrogênio, com um número controlado, diretamente no substrato universal, sem qualquer processo litográfico. Espera-se que a abordagem abra caminho para novos horizontes não apenas para a física quântica experimental, mas também para a implementação prática de tais sistemas quânticos," escreveu a equipe.

• Processador quântico de silício é construído átomo por átomo

Mais tópicos