Computação quântica básica feita em silício pela primeira vez

Com informações da New Scientist e UNSW - 08/10/2015

Ilustração artística dos dois transistores de silício funcionando como qubits, baseados em um único elétron em cada transístor.
[Imagem: Tony Melov/UNSW]

Qubits de silício

As peças principais para montar um computador quântico super-rápido estão quase prontas para sair da oficina.

Pela primeira vez, pesquisadores demonstraram que dois transistores de silício que operam como bits quânticos - qubits - podem executar cálculos. Agora é só uma questão de usá-los como os tijolos para construir um computador quântico maior, usando o material que é onipresente na eletrônica convencional.

Cálculos com qubits feitos até agora têm usado supercondutores ultra-frios, que são mais fáceis de juntar para formar uma calculadora básica - mas nunca com o bem conhecido, barato e amigável silício. No silício, os qubits precisam ser isolados para se manterem estáveis, o que é uma barreira para fazer com que dois ou mais deles interajam para realizar os cálculos.

Agora, Menno Veldhorst e seus colegas da Universidade de Nova Gales do Sul, na Austrália, conseguiram superar essa dificuldade.

Porta lógica quântica

O componente mede o spin de dois elétrons e segue as instruções: se o primeiro estiver girando em uma direção particular, inverta o spin do segundo elétron. Se não, não faça nada.

Microfotografia da porta lógica quântica, com as legendas mostrando seu princípio de funcionamento.
[Imagem: Menno Veldhorst et al. - 10.1038/nature15263]

Este é um exemplo de uma porta lógica, uma unidade fundamental em um computador. Repetir essa mesma lógica simples, criando sequências de portas, permite realizar cálculos mais e mais complexos - é assim que todos os processadores eletrônicos funcionam.

"Nós transformamos esses transistores de silício em bits quânticos ao garantir que cada um tem apenas um elétron associado. Em seguida, armazenamos o código binário de 0 ou 1 no spin do elétron, o qual está associado com um pequeno campo magnético do elétron," explicou Veldhorst.

Integração em larga escala

"Este é um avanço seminal no mundo do desenvolvimento dos computadores quânticos - com algumas ressalvas," comentou o professor Thomas Schenckel, do Laboratório Berkeley, nos EUA, que não está envolvido com o trabalho.

A principal ressalva, diz ele, é que, embora seja mais fácil construir versões maiores e mais complexas, "qubits baseados em silício ainda estão atrás dos qubits supercondutores" em termos de eficiência.

Mas isso não diminui o potencial deste avanço. "Nada supera o que podemos fazer em silício em termos de escalonamento econômico e integração em larga escala," reconhece Schenkel.

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