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Silcio comea a brilhar como hardware para computao quntica

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Eletrnica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 29/04/2022

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Qubits em silcio para uso em computadores qunticos. As portas em azul, vermelho e verde so usadas para definir os potenciais dos pontos qunticos, enquanto o microm na parte superior fornece um gradiente de campo magntico.
[Imagem: Adam Mills/Princeton University]

Qubits de silcio

Pesquisadores de todo o mundo esto tentando descobrir quais tecnologias – como supercondutores, ons aprisionados ou qubits de silcio, por exemplo – podem ser a melhor opo como unidades bsicas da computao quntica.

E, igualmente significativo, as equipes j esto se adiantando para ver quais tecnologias tm maior potencial para escalonar com mais eficincia para uso comercial.

Os qubits em silcio tm muitas vantagens, permitindo usar as tecnologias da microeletrnica – recentemente, qubits de silcio foram fabricados em escala industrial pela primeira vez.

Agora, pesquisadores da Universidade de Princeton, nos EUA, alcanaram um nvel de fidelidade sem precedentes usando uma porta lgica com dois desses qubits semicondutores – a fidelidade uma medida da capacidade de um qubit de realizar operaes sem erros.

Superando os 99%, esta a maior fidelidade alcanada at agora para uma porta de dois qubits em um semicondutor, e est no mesmo nvel dos melhores resultados alcanados por tecnologias concorrentes, como a dos qubits supercondutores.

Esta demonstrao promete acelerar o uso da tecnologia de silcio como uma alternativa vivel a outras tecnologias de computao quntica.

“Os qubits de spin de silcio esto ganhando fora [no campo],” disse o professor Adam Mills. “Parece um grande ano para o silcio em geral.”

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O sistema tem a mesma imunidade a erros que as tecnologias mais usadas hoje, como os qubits supercondutores.
[Imagem: Adam R. Mills et al. – 10.1126/sciadv.abn5130]

 

Computao quntica em silcio

Usando um componente chamado ponto quntico duplo, a equipe conseguiu capturar dois eltrons e for-los a interagir um com o outro. O estado de spin de cada eltron pode ser usado como um qubit, e a interao entre os eltrons pode estabelecer a correlao entre esses qubits, o chamando emaranhamento, ou entrelaamento quntico – esta operao crucial para a computao quntica.

“A ideia que todo sistema ter que ser dimensionado para muitos qubits,” disse Mills. “E, hoje, os outros sistemas de qubits tm limitaes fsicas reais para escalabilidade. O tamanho pode ser um problema real com esses sistemas. H um limite de espao em que voc pode condensar essas coisas.”

Em comparao, os qubits de spin de silcio so feitos de eltrons nicos, o que os torna extremamente pequenos.

“Nossos dispositivos tm apenas cerca de 100 nanmetros de dimetro, enquanto um qubit supercondutor convencional tem mais de 300 micrmetros de dimetro, ento se voc quiser fazer muitos em um chip, ser difcil usar uma abordagem supercondutora,” disse Jason Petta, membro da equipe.

A outra vantagem bvia da computao quntica baseada em silcio est na possibilidade de aproveitamento de toda a tecnologia da microeletrnica convencional. “Nosso sentimento que, se voc realmente quiser fazer um milho ou dez milhes de qubits que sero necessrios para fazer algo prtico, isso s acontecer em um sistema de estado slido que possa ser dimensionado usando a indstria de fabricao de semicondutores padro,” acentuou Petta.

Bibliografia:

Artigo: Two-qubit silicon quantum processor with operation fidelity exceeding 99%
Autores: Adam R. Mills, Charles R. Guinn, Michael J. Gullans, Anthony J. Sigillito, Mayer M. Feldman, Erik Nielsen, Jason R. Petta
Revista: Science Advances
Vol.: 8, Issue 14
DOI: 10.1126/sciadv.abn5130

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