Eliminao de fios viabiliza processador quntico com milhes de qubits

Eletrnica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 17/08/2021

Milhes de qubits

Pesquisadores australianos desenvolveram uma tcnica que elimina um dos maiores entraves ao desenvolvimento de computadores qunticos em todo o seu potencial: A dificuldade de interligar muitos qubits.

Enquanto um processador eletrnico moderno se aproxima dos 10 bilhes de transistores, cada um funcionando como um bit, os computadores qunticos atuais no chegaram marca de 100 bits qunticos, ou qubits.

“At agora, o controle de qubits de spin de eltrons dependia de aplicarmos campos magnticos de micro-ondas, colocando uma corrente em um fio bem ao lado do qubit. Os campos magnticos diminuem muito rapidamente com a distncia, ento s conseguimos controlar os qubits mais prximos do fio. Isso significa que precisaramos adicionar mais e mais fios medida que usssemos mais e mais qubits, o que ocuparia muito espao no chip,” conta o professor Jarryd Pla, da Universidade de Nova Gales do Sul.

E, como os processadores qunticos precisam operar em temperaturas criognicas – abaixo de -270 C -, colocar mais fios significa injetar muito calor no chip, interferindo na confiabilidade dos qubits.

A nova tcnica elimina a necessidade desses fios, potencialmente viabilizando o uso e controle de at quatro milhes de qubits no mesmo chip, segundo a equipe.

Ressonador dieltrico

A eliminao dos fios envolveu uma recriao completa da estrutura do processador quntico.

Em vez de ter fios individuais para controlar cada qubit, a equipe desenvolveu uma tcnica para gerar um campo magntico acima do chip, permitindo manipular todos os qubits simultaneamente, sem contato fsico.

A ideia no nova, mas ningum havia conseguido implement-la na prtica.

A soluo est no uso de um componente totalmente novo criado pela equipe, um cristal prismtico conhecido como ressonador dieltrico: Quando um feixe de micro-ondas dirigido para o cristal, ele focaliza as ondas para um comprimento de onda muito menor, abaixo de um milmetro.

“Portanto, agora temos uma converso muito eficiente de energia de micro-ondas no campo magntico que controla os spins de todos os qubits. Existem duas inovaes importantes aqui: A primeira que no precisamos colocar um bocado de energia para obter um campo ativador forte para os qubits, o que significa que no geramos muito calor; a segunda que o campo muito uniforme ao longo de todo o chip, de modo que milhes de qubits experimentam o mesmo nvel de controle,” disse Pla.

Prximos passos

A seguir, a equipe planeja usar esta nova tecnologia para simplificar o projeto dos processadores qunticos de silcio, e afirmam esperar conseguir isso no curto prazo.

“Embora ainda existam desafios de engenharia a serem resolvidos antes que processadores com um milho de qubits possam ser fabricados, estamos entusiasmados com o fato de que agora temos uma maneira de control-los,” disse o professor Pla.

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