Um dos principais desafios para que a computação quântica funcione de maneira prática e útil é a temperatura – poder montar uma máquina que não precise de temperaturas ultra-baixas e mantidas em laboratório para permanecer estável o suficiente para operar.
Agora, os cientistas descobriram uma nova técnica para obter qubits, os blocos básicos da computação quântica, trabalhando em temperatura ambiente. Isso significa que estamos um passo significativo mais perto da computação quântica para as massas.
Enquanto a maioria dos qubits atualmente opera em materiais supercondutores ou como átomos únicos, aqui a equipe explorou o uso de defeitos no carboneto de silício (SiC) para reter qubits – uma maneira mais simples e econômica de fazer com que os qubits funcionem conforme necessário.
Embora o SiC tenha sido explorado como um material de retenção de qubit antes, o problema está em manter esses qubits estáveis o suficiente para serem usados. A nova pesquisa identifica os ajustes estruturais necessários para fazer a fórmula funcionar.
“Para criar um qubit, um defeito pontual em uma treliça de cristal está sendo excitado usando lasers e, quando um fóton é emitido, esse defeito começa a se iluminar”, diz o físico Igor Abrikosov, da Universidade de Linköping, na Suécia.
“Foi provado anteriormente que seis picos são observados na luminescência do SiC, denominada de PL1 a PL6, respectivamente. Descobrimos que isso se deve a um defeito específico, onde uma única camada atômica deslocada, chamada de falha de empilhamento, aparece próxima duas posições vagas na rede “.
Modificações no nível de átomos como essas já haviam sido tentadas antes: no ano passado, os pesquisadores conseguiram obter qubits estáveis trabalhando em defeitos de diamante à temperatura ambiente, substituindo um átomo de carbono por um átomo de nitrogênio.
O carboneto de silício é mais abundante e mais barato que o diamante, o que é parcialmente o que torna a nova pesquisa tão promissora. No entanto, a equipe apenas modelou essa idéia até agora – experimentos reais, talvez usando deposição de vapor químico, ainda estão por vir.
Embora os pesquisadores admitam que os desafios permanecem, eles também relatam que os desenvolvimentos recentes na engenharia 3D tornam a perspectiva desse tipo de construção de defeito mais viável do que nunca. Será um longo caminho, mas estamos chegando lá.
Ao contrário dos 1s e 0s binários dos bits de computação clássicos, os qubits podem estar em vários estados ao mesmo tempo, aumentando exponencialmente o potencial potencial de computação e abrindo a possibilidade de resolver problemas pelos quais até os supercomputadores de hoje são ultrapassados.
As conclusões deste estudo serão úteis muito antes que a computação quântica atinja o mainstream – elas também podem ser aplicadas ao desenvolvimento de instrumentos científicos delicados, incluindo magnetômetros e biossensores.
Publicado em 22/03/2020 09h10
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