Oxford Instruments NanoScience avalia que seu refrigerador de diluição Proteox ajudará pesquisadores e start-ups a acelerar o desenvolvimento de tecnologias quânticas de próxima geração
Se janeiro for um modelo para o resto de 2021, a equipe de desenvolvimento de produto da Oxford Instruments NanoScience terá um ano agitado após registrar as primeiras instalações industriais e acadêmicas do Proteox, um refrigerador de diluição de próxima geração projetado para aplicações em quantum computação R&D e física da matéria condensada de temperatura ultrabaixa. Os clientes: Oxford Quantum Circuits (OQC), uma start-up da Universidade de Oxford que é pioneira em um modelo de negócios de “computação quântica como serviço” (QCaaS) e o grupo de circuitos quânticos da Universidade de Glasgow, uma equipe de pesquisa multidisciplinar trabalhando nas fronteiras de ciência quântica, tecnologia e aplicação.
Em termos de história, Oxford Instruments NanoScience é uma divisão do grupo pai Oxford Instruments, um fornecedor britânico diversificado e estabelecido de longa data de tecnologias especializadas e serviços para pesquisa e indústria. A unidade de negócios NanoScience, por sua vez, projeta e fabrica ferramentas de pesquisa para apoiar o desenvolvimento, aumento de escala e comercialização de tecnologias quânticas de próxima geração. Pense em sistemas criogênicos (operando em temperaturas tão baixas quanto 5 mK) e ímãs de alto desempenho que permitem aos pesquisadores aproveitar as propriedades exóticas da mecânica quântica – emaranhamento, tunelamento, superposição e semelhantes – para produzir aplicações práticas em computação quântica, comunicações quânticas, metrologia quântica e imagem quântica.
Soluções flexíveis para ciência fria
É com essa oportunidade quântica na frente e no centro que os fundamentos do refrigerador de diluição Proteox foram reimaginados para oferecer suporte a vários usuários científicos e uma variedade de experimentos de temperatura ultrabaixa de um único sistema operando no regime mK. Essa escalabilidade é alcançada com um módulo de “inserção secundária” de carregamento lateral que permite que amostras, fiação de comunicação e componentes de condicionamento de sinal – basicamente configurações experimentais completas – sejam instalados e alterados sempre que necessário.
“Proteox é o maior refrigerador de diluição em sua classe, com ampla capacidade de integração de componentes, serviços experimentais e montagem de amostras”, explica Harriet van der Vliet, gerente de segmento de produtos para tecnologias quânticas da Oxford Instruments NanoScience. “Modularidade e flexibilidade são fundamentais”, acrescenta ela, “e trabalhamos em estreita colaboração com nossos clientes para oferecer-lhes soluções personalizadas e configurações experimentais em prazos de entrega padrão”.
Com a adaptabilidade, vem a preparação para o futuro – efetivamente uma oferta “pague conforme você cresce” que permite aos usuários finais adicionar novas funcionalidades ao Proteox conforme seus requisitos de pesquisa evoluem e seus fundos permitem. “O cliente pode especificar um sistema básico que é apenas um refrigerador básico – por exemplo, sem ímã e sem troca rápida de amostra”, observa van der Vliet. “Com o tempo, conforme novas bolsas de pesquisa ou investimentos iniciais são garantidos, é possível atualizar seu Proteox e comprar diferentes inserções secundárias, como o carregador inferior de troca rápida de amostras, bem como armações mais altas e uma variedade de ímãs . A liberdade de atualizar o Proteox é uma característica chave do projeto, trazendo uma relação custo-benefício incomparável para o mercado de refrigeradores de diluição a seco.”
Colaboração quântica
O desenvolvimento do Proteox parece ser oportuno, aproveitando como faz o impulso crescente da tecnologia e atração comercial dentro da “economia quântica” – não menos no Reino Unido. No ano passado, por exemplo, um consórcio de pesquisa / indústria liderado pela OQC, incluindo Oxford Instruments NanoScience, garantiu £ 7 milhões em financiamento da Innovate UK, a agência de inovação do Reino Unido, para acelerar a comercialização de tecnologias quânticas supercondutoras.
Em termos gerais, esse investimento inicial apoiará a fabricação de circuitos quânticos supercondutores e a ampliação da infraestrutura básica, como equipamentos criogênicos especializados e eletrônicos de teste de última geração – todos os quais atualmente representam uma barreira significativa à entrada para empresas que buscam para acessar mercados quânticos emergentes e aplicações. O consórcio está de olho em várias oportunidades de receita no curto prazo, incluindo QCaaS, medição criogênica como serviço (MaaS), bem como uma oferta de fundição de contrato.
“Nossa estratégia na OQC é construir o núcleo, em termos de nosso computador quântico, e fazer parceria com os melhores”, disse Ilana Wisby, CEO da OQC. Como tal, Oxford Instruments NanoScience representa um parceiro natural quando se trata de capacitação de tecnologias criogênicas para QCaaS. “Simplificando”, acrescenta Wisby, “a plataforma Proteox nos permite gerar com eficiência e confiabilidade as temperaturas ultrabaixas necessárias para operar nosso computador quântico.”
Há uma circularidade agradável nesta ligação. Embora a Oxford Instruments tenha sido uma das primeiras empresas spin-out a emergir do programa de pesquisa da Universidade de Oxford (em 1959), o fabricante estabelecido agora está apoiando o OQC e outras start-ups e grupos de pesquisa na nascente cadeia de abastecimento quântica do Reino Unido. Esse senso de esforço coletivo, ao que parece, também informa a mentalidade do OQC. “Com nosso foco principal em QCaaS”, observa Wisby, “acreditamos que é importante desempenhar nossa parte no desenvolvimento de um ecossistema quântico saudável para o Reino Unido. Isso vai nos render a longo prazo, por meio de novas colaborações e da oportunidade de trabalhar com os mais brilhantes talentos da área.”
Clientes legais
A versão original do computador quântico do OQC foi desenvolvida usando Triton, a geração anterior de tecnologia de refrigeração livre de criogenia da Oxford Instruments NanoScience. A mudança para o Proteox, e a incorporação do novo sistema de refrigeração no laboratório de última geração da OQC no início deste mês, é um marco significativo no lançamento comercial da start-up de sua oferta QCaaS e MaaS. “Conseguimos colaborar estreitamente com a equipe de engenharia da Oxford Instruments NanoScience para desenvolver soluções de fiação de alta densidade que atendam aos nossos requisitos específicos”, explica Wisby. “Em última análise, isso nos ajudará a dimensionar o número de qubits de maneira eficiente em termos de custo e espaço.”
Outra característica do Proteox é a facilidade de uso. Para começar, um sistema de controle totalmente novo baseado na web combina conectividade remota com rotinas de automação por botão, enquanto o software de interrogação e visualização de dados aprimorados oferece plotagem ao vivo de parâmetros-chave do processo – por exemplo, as temperaturas e pressões em estágios relevantes do sistema esfriar. “A interface de usuário intuitiva garante que gastemos nosso tempo construindo computadores quânticos de ponta, em vez de focar em saber se as coisas ficam frias”, acrescenta Wisby.
Preparando-se para a física exótica em temperaturas ultrabaixas
O grupo de circuitos quânticos da Universidade de Glasgow anunciou em janeiro que também está usando o refrigerador de diluição Proteox para apoiar seu amplo esforço de P&D em tecnologias quânticas supercondutoras, incluindo iniciativas dedicadas que abrangem spintrônica supercondutora, circuitos nanoeletrônicos com engenharia quântica e processamento de informações quânticas.
“Estamos entusiasmados por usar o Proteox, o que há de mais moderno em tecnologia de refrigeração sem criogenia, e por ter o sistema instalado e funcionando em nosso laboratório”, explica Martin Weides, chefe do grupo de circuitos quânticos de Glasgow. “Proteox foi projetado com escala quântica em mente e, por meio do uso de sua tecnologia de inserção secundária, somos capazes de caracterizar e desenvolver facilmente chips integrados e componentes para aplicativos de computação quântica.”
A Universidade de Glasgow, sua subsidiária e parceira de comercialização, Kelvin Nanotechnology e Oxford Instruments NanoScience fazem parte do consórcio de P&D liderado pela OQC, desenvolvendo fundição especializada e serviços de medição para apoiar a comercialização de tecnologias quânticas supercondutoras (ver artigo principal). Outros parceiros do consórcio incluem o pioneiro da computação quântica SeeQC UK e a instalação de nanofabricação SuperFab em Royal Holloway, University of London.
Para clientes de pesquisa como Glasgow, uma das principais características do Proteox é sua eficiência aprimorada de fluxo de trabalho – especialmente quando, como costuma ser o caso, pode haver vários alunos de doutorado e pós-doutorandos todos buscando acesso ao sistema ao mesmo tempo. “O maior espaço experimental do Proteox e a flexibilidade proporcionada pela arquitetura de inserção secundária, significa que o usuário agora pode transferir sua configuração de fiação para dentro e para fora desse espaço de forma fácil e rápida”, explica Harriet van der Vliet, gerente de segmento de produto da tecnologias quânticas na Oxford Instruments NanoScience.
“A recuperação é um grande problema para os cientistas que trabalham em temperaturas ultrabaixas”, ela continua. “O Proteox torna a vida muito mais fácil e se traduz em melhorias significativas em termos de fluxo de trabalho, rendimento e, em última análise, produtividade de pesquisa.”
Publicado em 02/02/2021 02h32
Artigo original: