Rumo à spintrônica: Qubits no silício a temperatura ambiente

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/07/2015

A luz polariza o spin dos núcleos de silício dentro do chip, com o aparato todo a temperatura ambiente.
[Imagem: Cortesia de Peter Allen]

Spin nuclear

Pesquisadores da Universidade de Chicago, nos Estados Unidos, colocaram em uma pastilha de silício todo o aparato necessário para viabilizar uma tecnologia considerada "pós-silício", a spintrônica.

Em lugar dos fluxos de elétrons da eletrônica, a spintrônica usa o spin - ou magnetização - dos núcleos de átomos individuais para fazer cálculos e armazenar dados. Além da maior velocidade, há um ganho formidável em termos de consumo de energia.

As técnicas da spintrônica estão também a um passo daquelas utilizadas na computação quântica.

"Nossos resultados podem levar a novas tecnologias, como aparelhos de ressonância magnética ultrassensíveis, giroscópios nucleares e até mesmo computadores que tiram proveito dos efeitos da mecânica quântica," disse o pesquisador Abram Falk.

No silício a temperatura ambiente

O avanço consistiu em colocar em uma pastilha de carbeto de silício (SiC) todo o aparato necessário para alinhar os spins dos átomos de forma consistente e controlável.

O carbeto de silício era considerado uma espécie de primo pobre do silício até que, em 2011, a mesma equipe identificou nele bits quânticos com alto potencial de utilização prática.

Os spins dos núcleos atômicos - cada núcleo funciona como um qubit - normalmente são orientados aleatoriamente, e é difícil manipulá-los porque o momento magnético de um núcleo atômico é cerca de 1.000 vezes menor do que o momento de um elétron.

Usando uma técnica de refrigeração óptica, a equipe conseguiu reduzir a energia de cada átomo de forma a torná-lo praticamente imune às interferências, o que permite, em termos práticos, que a técnica funcione a temperatura ambiente - apenas os centros de cor dos cristais, onde ficam os qubits, são resfriados.

Tecnologias quânticas práticas

"Tecnologias quânticas baseadas nos spins nucleares [...] poderão aparecer muito mais rapidamente do que prevíamos," afirmou o professor David Awschalom, líder da equipe.

Muitos outros físicos parecem concordar com ele e com a importância deste avanço, uma vez que o trabalho mereceu a capa da Physical Review Letters, considerada a principal revista de física do mundo.

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