Transístor usado como qubit deixa computador quântico mais próximo da realidade
(a) Imagem eletrônica de varredura de um dos transistores. Quatro pontos quânticos podem ser formados no silício (cinza escuro), usando quatro fios de controle independentes (cinza claro). Esses fios são os botões de controle que ativam as portas lógicas quânticas. (b) Esquema do dispositivo de matriz bidimensional, cada qubit representado por um círculo vermelho, que pode interagir com seu vizinho mais próximo na rede bidimensional. |
Transístor como qubit
Um consórcio de empresas e
universidades europeias parece ter guardado o presente de Natal para o mundo da
tecnologia da informação para depois das festas.
A equipe conseguiu usar
transistores eletrônicos comuns, feitos de silício, como qubits para computadores
quânticos.
Ainda é apenas uma demonstração
de conceito, mas é um salto qualitativo sem precedentes rumo a processadores
quânticos viáveis técnica e economicamente, e que possam conter um número de
qubits suficiente para não deixar margens a dúvidas quanto à supremacia
quântica.
Usando pastilhas com transistores comuns,
fabricadas pela empresa francesa Leti, pesquisadores da Universidade de
Copenhagen confirmaram que os transistores presentes nas pastilhas, produzidos
industrialmente, são adequados como uma plataforma de qubits e, mais do que
isso, uma plataforma que já se demonstrou operacional.
Transístor como qubit
A equipe já havia construído em
laboratório um qubit usando um transístor operando com um único elétron, mas
agora, além de passarem para o nível industrial, eles saltaram para a segunda
dimensão, criando uma matriz de qubits, que podem então ser postos para operar
conjuntamente.
Na verdade, o transístor funciona
como um ponto quântico, só que um ponto quântico cujo controle é bem conhecido
da indústria microeletrônica - o controle é feito por sinais elétricos
transmitidos por eletrodos comuns, e não por campos magnéticos.
"O que demonstramos é que podemos realizar o controle de um único elétron em cada um desses pontos quânticos. Isso é muito importante para o desenvolvimento de um qubit, porque uma das maneiras possíveis de fazer qubits é usar o spin de um único elétron. Portanto, atingir esse objetivo de controlar os elétrons individuais e fazer isso em uma matriz 2D de pontos quânticos foi muito importante para nós," disse o pesquisador Fabio Ansaloni.
Três configurações duplas dos qubits (cada ponto vermelho representa um elétron). |
Qubits de elétrons
Usar o spin dos elétrons como
qubit tem-se mostrado um caminho promissor porque a natureza
"silenciosa" dos spins faz com que eles fiquem quase imunes a
interações com o ambiente, um requisito importante para obter qubits de alto
desempenho, que não percam os dados facilmente.
Além disso, construir fileiras de
qubits interagentes - em vez de qubits individuais - é essencial para uma
implementação mais eficiente das rotinas de correção de erros - a correção de
erros quânticos permitirá que os futuros computadores quânticos sejam
tolerantes a falhas de qubit individuais durante os cálculos.
Outro destaque do avanço é o fato
de que os pesquisadores partiram de uma pastilha produzida industrialmente para
fabricar seus qubits. Isso é muito diferente do que a maioria das outras
equipes que lidam com computação
quântica está fazendo, criando seus qubits em laboratório, e só depois
se preocupando se eles poderão ser fabricados industrialmente.
"Em primeiro lugar, produzir
os componentes em uma fundição industrial é uma necessidade. A escalabilidade
de um processo industrial moderno é essencial à medida que começamos a fazer
matrizes maiores, por exemplo, para pequenos simuladores quânticos. Em segundo
lugar, ao fazer um computador quântico, você precisa de uma matriz em duas
dimensões, e você precisa de uma maneira de conectar o mundo externo a cada
qubit. Se você tiver 4, 5 conexões para cada qubit, rapidamente acabará com um
número irreal de fios saindo da configuração de baixa temperatura. Mas o que
conseguimos mostrar é que podemos ter uma porta por elétron, e você pode ler e
controlar com a mesma porta. E, por último, usando essas ferramentas, fomos
capazes de mover e trocar elétrons únicos de forma controlada em torno da
matriz, um desafio por si só," resumiu a professora Anasua Chatterjee, uma
das coordenadoras do consórcio.
Portas simples e duplas
O resultado apresentado mostra
que agora é possível controlar elétrons individuais e realizar o experimento na
ausência de um campo magnético.
O próximo passo será lidar com os
spins na presença de um campo magnético. Isso será essencial para implementar
portas de um e dois qubits usando cada um dos qubits da fileira.
A teoria tem mostrado que um punhado de portas qubit simples e duplas, conhecidas como um "conjunto completo de portas quânticas", são suficientes para permitir a computação quântica universal, ou seja, processadores quânticos não-dedicados, que possam ser programados para realizar qualquer computação, como os computadores eletrônicos atuais.
Noticia: Inovação Tecnologica
0 Comentários