Radiação cósmica interfere com computadores quânticos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/08/2020

A radiação natural - do espaço ou da Terra - interfere com o funcionamento dos qubits supercondutores.
[Imagem: Timothy Holland/PNNL]

Radiação cósmica versus qubits

Manter os dados armazenados nos qubits por tempo suficiente é um dos maiores desafios para o desenvolvimento dos computadores quânticos.

Ocorre que os dados são guardados nesses bits quânticos graças a fenômenos como o entrelaçamento - duas partículas interconectadas à distância - e a superposição - uma partícula contendo múltiplos dados; e quase qualquer coisa pode interferir com esses fenômenos e fazer o qubit "colapsar", perdendo o dado.

Assim, não é exatamente uma surpresa o resultado de um experimento feito por Antti Vepsalainen e uma equipe do Laboratório Nacional Noroeste do Pacífico (PNNL), em colaboração com várias outras instituições nos EUA.

Vepsalainen comprovou que os raios cósmicos, e mesma a radiação ambiental - gerada pelo decaimento radioativo de fontes naturais no ambiente -, podem baixar o chamado "tempo de coerência" dos qubits, o tempo que um qubit consegue sustentar o dado.

Os experimentos foram feitos usando qubits supercondutores, um dos tipos mais utilizados hoje, embora existam outras tecnologias, como qubits de diamante, qubits de silício e até qubits moleculares.

O problema ocorre porque os supercondutores conduzem a corrente elétrica sem resistência graças a elétrons que caminham emparelhados, mas a radiação, cósmica ou terrestre, quebra esses pareamentos.

"Nosso estudo é o primeiro a mostrar claramente que a radiação ionizante de baixo nível no ambiente degrada o desempenho dos qubits supercondutores," disse o professor John Orrell. "Essas descobertas sugerem que a proteção contra radiação será necessária para atingir o tão procurado desempenho em computadores quânticos usando esse design."

Raios X, raios beta, raios gama e outros quebram os chamados pares de Cooper, por meio dos quais a eletricidade flui nos supercondutores.
[Imagem: Timothy Holland/PNNL]

Menor das preocupações

A descoberta não está fazendo as equipes de desenvolvimento dos computadores quânticos se descabelarem porque, na verdade, há outras fontes que causam a perda de dados dos qubits que são muito mais fortes e problemáticas, do simples calor à radiação eletromagnética de equipamentos nas proximidades do computador, e isto sem contar as impurezas na fabricação dos componentes.

Assim, quando todos esses problemas mais concretos e imediatos forem sanados, os engenheiros sabem agora que terão na agenda um novo detalhe a resolver - caso ainda não o tenham feito conforme resolviam os problemões.

Além do mais, sempre se soube que os raios cósmicos fazem computadores e celulares travarem, já houve pelo menos um caso de uma sonda espacial destruída por raios cósmicos e as agências espaciais investem há décadas em computadores resistentes à radiação para a exploração espacial.

Finalmente, os qubits supercondutores têm apresentado uma melhoria exponencial em sua capacidade de manutenção dos dados - o seu tempo de coerência -, de menos de um nanossegundo em 1999 para cerca de 200 microssegundos hoje. Para comparação, a memória RAM de um computador eletrônico atual exige regravações na casa dos nanossegundos.

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