Home science Novo avanço do Qubit pode revolucionar a computação quântica
Nova plataforma qubit: Elétrons de um filamento de luz quente (topo) pousam em neon sólido (bloco vermelho), onde um único elétron (representado como uma função de onda em azul) é capturado e processado por um circuito quântico supercondutor (wafer padronizado abaixo). Fonte da imagem: Dafei Jin / Laboratório Nacional de Argonne
Uma nova plataforma qubit pode transformar a ciência e a tecnologia da informação quântica.
Sem dúvida, você está vendo este artigo em um dispositivo digital cuja unidade básica de informação é o bit, seja 0 ou 1. Cientistas de todo o mundo estão correndo para desenvolver um novo tipo de computador baseado no uso de bits quânticos, ou qubits.
Em um artigo de pesquisa publicado na revista em 4 de maio de 2022 temperar a natureza, uma equipe liderada pelo Laboratório Nacional Argonne do Departamento de Energia dos EUA (DOE) anunciou a criação de uma nova plataforma qubit que consiste em congelar gás neon em um sólido a temperaturas extremamente baixas, pulverizando elétrons de um filamento de lâmpada sobre o sólido, e prendendo um único elétron lá. Este sistema tem o potencial de ser desenvolvido em blocos de construção ideais para computadores quânticos do futuro.
"Parece que um qubit perfeito pode estar no horizonte. Graças à relativa simplicidade da plataforma de elétrons em neon, deve ser fácil de fabricar a baixo custo." Dafei Jin, cientista de argônio do Centro de Nanomateriais
Para um computador quântico útil, os requisitos de qualidade para qubits são muito exigentes. Embora existam diferentes formas de qubits hoje, nenhuma delas é ideal.
O que faz um qubit perfeito? Tem pelo menos três qualidades excelentes, de acordo com Duffy Jane, cientista de Argonne e investigadora principal do projeto.
Ele pode permanecer no estado sincronizado 0 e 1 (lembre-se do gato!) por muito tempo. Os cientistas chamam isso de coerência longa. Idealmente, esse tempo seria de cerca de um segundo, que é um passo de tempo que podemos perceber no relógio em casa em nossas vidas diárias.
Em segundo lugar, os qubits podem ser alterados de um estado para outro em pouco tempo. Idealmente, esse tempo seria cerca de um bilionésimo de segundo (nanossegundo), que é um passo de tempo de um relógio de computador clássico.
Terceiro, os qubits podem ser facilmente vinculados a muitos outros qubits para que possam operar em paralelo uns com os outros. Os cientistas se referem a essa associação como emaranhamento.
Embora os qubits conhecidos não sejam perfeitos no momento, empresas como IBM, Intel, Google, Honeywell e muitas outras startups escolheram seus favoritos. Eles perseguem agressivamente a melhoria tecnológica e a comercialização.
"Nosso objetivo ambicioso não é competir com essas empresas, mas descobrir e construir um sistema qubit fundamentalmente novo que possa levar à plataforma perfeita", disse Jin.
Embora existam muitas opções para tipos de qubit, a equipe escolheu a mais simples – um único elétron. Aquecer um simples filamento de luz que você pode encontrar no brinquedo de uma criança pode liberar facilmente um suprimento ilimitado de elétrons.
Um dos desafios para qualquer qubit, incluindo o elétron, é que ele é muito sensível à perturbação de seus arredores. Assim, a equipe optou por prender um elétron na superfície de um néon sólido de alta pureza no vácuo.
O néon é um elemento inerte que não interage com outros elementos. "Por causa dessa inércia, o neon sólido pode ser o material sólido mais limpo possível em um vácuo para hospedar e proteger qualquer qubit contra interrupções", disse Jin.
Um componente-chave da plataforma qubit da equipe é um ressonador de micro-ondas em escala de chip feito de um supercondutor. (Um forno de micro-ondas doméstico maior também é um ressonador de micro-ondas.) Supercondutores – metais sem resistência elétrica – permitem que elétrons e fótons interajam próximos[{" attribute="">absolute zero with minimal loss of energy or information.