Silício começa a brilhar como hardware para computação quântica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/04/2022

Qubits em silício para uso em computadores quânticos. As portas em azul, vermelho e verde são usadas para definir os potenciais dos pontos quânticos, enquanto o microímã na parte superior fornece um gradiente de campo magnético.
[Imagem: Adam Mills/Princeton University]

Qubits de silício

Pesquisadores de todo o mundo estão tentando descobrir quais tecnologias - como supercondutores, íons aprisionados ou qubits de silício, por exemplo - podem ser a melhor opção como unidades básicas da computação quântica.

E, igualmente significativo, as equipes já estão se adiantando para ver quais tecnologias têm maior potencial para escalonar com mais eficiência para uso comercial.

Os qubits em silício têm muitas vantagens, permitindo usar as tecnologias da microeletrônica - recentemente, qubits de silício foram fabricados em escala industrial pela primeira vez.

Agora, pesquisadores da Universidade de Princeton, nos EUA, alcançaram um nível de fidelidade sem precedentes usando uma porta lógica com dois desses qubits semicondutores - a fidelidade é uma medida da capacidade de um qubit de realizar operações sem erros.

Superando os 99%, esta é a maior fidelidade alcançada até agora para uma porta de dois qubits em um semicondutor, e está no mesmo nível dos melhores resultados alcançados por tecnologias concorrentes, como a dos qubits supercondutores.

Esta demonstração promete acelerar o uso da tecnologia de silício como uma alternativa viável a outras tecnologias de computação quântica.

"Os qubits de spin de silício estão ganhando força [no campo]," disse o professor Adam Mills. "Parece um grande ano para o silício em geral."

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]

Computação quântica em silício

Usando um componente chamado ponto quântico duplo, a equipe conseguiu capturar dois elétrons e forçá-los a interagir um com o outro. O estado de spin de cada elétron pode ser usado como um qubit, e a interação entre os elétrons pode estabelecer a correlação entre esses qubits, o chamando emaranhamento, ou entrelaçamento quântico - esta operação é crucial para a computação quântica.

"A ideia é que todo sistema terá que ser dimensionado para muitos qubits," disse Mills. "E, hoje, os outros sistemas de qubits têm limitações físicas reais para escalabilidade. O tamanho pode ser um problema real com esses sistemas. Há um limite de espaço em que você pode condensar essas coisas."

Em comparação, os qubits de spin de silício são feitos de elétrons únicos, o que os torna extremamente pequenos.

"Nossos dispositivos têm apenas cerca de 100 nanômetros de diâmetro, enquanto um qubit supercondutor convencional tem mais de 300 micrômetros de diâmetro, então se você quiser fazer muitos em um chip, será difícil usar uma abordagem supercondutora," disse Jason Petta, membro da equipe.

A outra vantagem óbvia da computação quântica baseada em silício está na possibilidade de aproveitamento de toda a tecnologia da microeletrônica convencional. "Nosso sentimento é que, se você realmente quiser fazer um milhão ou dez milhões de qubits que serão necessários para fazer algo prático, isso só acontecerá em um sistema de estado sólido que possa ser dimensionado usando a indústria de fabricação de semicondutores padrão," acentuou Petta.

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