Esta nova estrutura de silício abre as portas para computadores quânticos


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Esta nova estrutura de silício abre as portas para computadores quânticos
Esta nova estrutura de silício abre as portas para computadores quânticos

Recentemente, em uma pesquisa realizada na Universidade de Princeton, os cientistas demonstraram a capacidade de controlar com precisão o comportamento de dois bits quânticos, abrindo assim a porta para a criação de dispositivos complexos e multi-qubit ou você pode dizer computadores quânticos.

Esta nova estrutura de silício abre as portas para computadores quânticos

Em uma pesquisa realizada na Universidade de Princeton, os cientistas demonstraram a capacidade de controlar com precisão o comportamento de dois bits quânticos, abrindo assim a porta para a criação de dispositivos complexos e multi-qubit. Os computadores quânticos podem estar “ao virar da esquina” para uso mais atual.

Esse desenvolvimento é um passo importante na fabricação de um computador quântico usando materiais do dia-a-dia. Esta pesquisa foi liderada por pesquisadores da Universidade de Princeton que construíram uma peça chave de hardware de silício capaz de controlar o comportamento quântico entre dois elétrons com extrema precisão. O estudo foi publicado em 7 de dezembro na revista Science.

Processo de criação

A equipe construiu um portão que controla as interações entre os elétrons de uma maneira que permite que eles atuem como os bits quânticos de informação, ou qubits, necessários para a computação quântica. A demonstração dessa porta de erro de quase dois qubits é um primeiro passo importante na construção de um dispositivo de computação quântica mais complexo a partir de silício, o mesmo material usado em computadores e smartphones convencionais.

“Sabíamos que precisávamos que esse experimento funcionasse se a tecnologia baseada em silício tivesse um futuro em termos de expansão e construção de um computador quântico. A criação desse portão de alta fidelidade de dois qubits abre as portas para experimentos em larga escala”, destacou Jason Petta, professor de física da Universidade de Princeton.

Dispositivos baseados em silício provavelmente serão menos caros e mais fáceis de fabricar do que outras tecnologias para alcançar um computador quântico. Embora outros grupos de pesquisa e empresas tenham anunciado dispositivos quânticos contendo 50 ou mais qubits, esses sistemas exigem materiais exóticos, como supercondutores ou átomos carregados mantidos por lasers.

Os computadores quânticos podem resolver problemas que são inacessíveis por meio de computadores convencionais. Os dispositivos podem gerar números extremamente grandes ou encontrar soluções ideais para problemas complexos. Além disso, eles também podem ajudar os pesquisadores a perceber as propriedades físicas de partículas extremamente pequenas, como átomos e moléculas, levando a avanços em áreas como ciência de materiais e descoberta de medicamentos.

Construir um computador quântico exige que os pesquisadores criem qubits e os conectem uns aos outros com alta fidelidade. Dispositivos quânticos baseados em silício usam uma propriedade de elétrons quânticos chamada “rotação” para manipular informações. A rotação pode apontar para cima ou para baixo de maneira análoga aos pólos norte e sul de um ímã. Em contraste, os computadores convencionais funcionam manipulando a carga negativa do elétron.

A obtenção de uma rotação de alto desempenho baseada no dispositivo quântico foi dificultada pela fragilidade dos estados rotacionais – eles facilmente derivam de cima para baixo ou vice-versa, a menos que possam ser isolados em um ambiente muito puro. Ao construir os dispositivos de silício quântico no Princeton Quantum Device Nanoprobe Laboratory, os cientistas conseguiram manter rotações consistentes.

Para construir o portão de dois qubits, a equipe colocou minúsculos fios de alumínio em um cristal de silício altamente ordenado. As fitas fornecem tensões que mantêm dois elétrons simples, separados por uma barreira de energia, em uma estrutura perfeita, chamada de ponto quântico duplo.

Computadores com superpoderes

Ao reduzir temporariamente a barreira de energia, a ação permite que os elétrons compartilhem informações quânticas, criando um estado quântico especial chamado emaranhamento quântico. Esses elétrons presos e entrelaçados agora estão prontos para uso como qubits, que são como bits de computador convencionais, mas com “superpoderes”. Isso ocorre porque enquanto um bit convencional pode representar um zero ou um 1, cada qubit pode ser um zero e um 1, expandindo o número de permutações possíveis que podem ser comparadas instantaneamente.

A pesquisa mostrou que eles podem manter as rotações dos elétrons em seus estados quânticos com uma fidelidade superior a 99% e que o portão funciona de forma confiável para girar a segunda rotação do qubit em cerca de 75% do tempo. A tecnologia tem o potencial de escalar para mais qubits com taxas de erro ainda mais baixas.

Assim, o uso de tecnologias e materiais mais “baratos” permitirá que a computação quântica seja trazida para os cenários do dia-a-dia e adaptada às necessidades onde os computadores convencionais já estão sendo usados. Estamos falando então em obter resultados muito acima do que estamos acostumados a ter, portanto, a mudança pode ser colossal.

Então, o que você pensa sobre isso? Basta compartilhar todas as suas opiniões e pensamentos na seção de comentários abaixo.


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