Criado um qubit mecânico, feito com um tambor

Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/11/2024

O qubit híbrido consiste em um chip de safira com um qubit supercondutor (retângulos cinza, à esquerda) em cima de outro, que atua como um oscilador mecânico (ponto cinza, à direita).
[Imagem: Uwe Von Luepke/ETH Zürich]

Qubit mecânico

Pesquisadores suíços construíram o primeiro bit quântico mecânico. Para se ter uma ideia da proeza, basta lembrar que os bits dos computadores quânticos normalmente envolvem fótons, elétrons ou no máximo átomos, relacionando-se entre si graças às elusivas e sensíveis propriedades da mecânica quântica.

Nessas plataformas tradicionais, os qubits armazenam dados usando o fenômeno da superposição de estados, o que significa que eles podem conter uma infinidade de dados simultaneamente, e não apenas "0s" e "1s", e fazem seus cálculos usando outra propriedade, a do entrelaçamento, o que significa que eles podem influenciar-se à distância, sem nada físico que os interligue.

Para construir um qubit mecânico, os pesquisadores fabricaram uma membrana muito fina que funciona de modo semelhante a uma pele de tambor: Ele pode conter informações como um estado estável, em um estado vibratório ou, pelo mesmo fenômeno da superposição quântica, em um estado que é ambos (vibrando e não vibrando) ao mesmo tempo.

O feito é um refinamento de um trabalho anterior da equipe da professora Yiwen Chu, do Instituto Federal de Tecnologia da Suíça (ETH), quando eles construíram um ressonador acústico que permite que fenômenos quânticos sejam observados em macroescala.

Esse mesmo aparato serviu para que a equipe, logo a seguir, demonstrasse o gato de Schrodinger mais pesado já feito - o gato de Schrodinger é a demonstração típica da superposição quântica.

Nesta micrografia, vista de cima, vê-se parte de um qubit supercondutor e sua antena (branco), colocados acima do domo ressonador do nanotambor, feito de nitreto de alumínio, que excita vibrações no chip de safira abaixo.
[Imagem: Yu Yang et al. - 10.1126/science.adr2464]

Qubit híbrido

Embora, quando se fala da computação tradicional, existam inúmeras arquiteturas de computação alternativa, o objetivo da equipe não era exatamente oferecer uma computação quântica alternativa, mas oferecer uma solução para um dos problemas mais prementes da computação quântica "tradicional".

Como os qubits tradicionais são muito suscetíveis a interferências, eles só conseguem guardar dados por tempos infinitamente curtos. Por isso a equipe propôs-se a apresentar um qubit alternativo com melhor imunidade aos ruídos e, portanto, maior tempo de vida do dado que armazena.

A plataforma permite que o nanotambor, que é pequeno o suficiente para apresentar fenômenos quânticos, seja acoplado a um qubit tradicional, só que fixado à mesma base de safira do ressonador mecânico, para que o nanotambor "alimente" o qubit continuamente, mantendo os dados por mais tempo - o tempo preciso de latência depende do tipo de qubit que é usado nesse sistema híbrido.

O próximo passo natural será usar esses qubits mecânicos para compor portas lógicas e aferir seu tempo efetivo de manutenção dos dados. Outro caminho será usar outros tipos de materiais, para ver qual oferece os melhores resultados.

• Qubit mecânico começa a virar realidade

Mais tópicos