Um novo estudo indica buracos na solução para o trade-off de velocidade / coerência operacional, potencial escalonamento de qubits para um mini computador quântico.
Prevê-se que os computadores quânticos sejam muito mais poderosos e funcionais do que os computadores “clássicos” de hoje.
Uma maneira de fazer um bit quântico é usar o ‘spin’ de um elétron, que pode apontar para cima ou para baixo. Para tornar os computadores quânticos o mais rápidos e eficientes possível, gostaríamos de operá-los usando apenas campos elétricos, que são aplicados com eletrodos comuns.
Embora o spin normalmente não “converse” com os campos elétricos, em alguns materiais os spins podem interagir com os campos elétricos indiretamente, e esses são alguns dos materiais mais quentes atualmente estudados na computação quântica.
A interação que permite que os spins se comuniquem com os campos elétricos é chamada de interação spin-órbita e remonta à teoria da relatividade de Einstein.
O medo dos pesquisadores da computação quântica é que, quando essa interação for forte, qualquer ganho na velocidade da operação seja compensado por uma perda na coerência (essencialmente, por quanto tempo podemos preservar as informações quânticas).
“Se os elétrons começarem a falar com os campos elétricos que aplicamos no laboratório, isso significa que eles também são expostos a campos elétricos flutuantes indesejados que existem em qualquer material (genericamente chamado de ‘ruído’) e as informações quânticas frágeis desses elétrons seriam destruídas , “diz A / Prof Dimi Culcer (UNSW / FLEET), que liderou o estudo do roteiro teórico.
“Mas nosso estudo mostrou que esse medo não se justifica.”
“Nossos estudos teóricos mostram que uma solução é alcançada usando buracos, que podem ser considerados como a ausência de um elétron, comportando-se como elétrons carregados positivamente.”
Desta forma, um bit quântico pode ser tornado robusto contra flutuações de carga decorrentes do fundo sólido.
Além disso, o ‘ponto ideal’ em que o qubit é menos sensível a esse ruído é também o ponto em que pode ser operado mais rapidamente.
“Nosso estudo prevê que esse ponto existe em cada bit quântico feito de buracos e fornece um conjunto de diretrizes para que os experimentalistas alcancem esses pontos em seus laboratórios”, diz Dimi.
Alcançar esses pontos facilitará os esforços experimentais para preservar as informações quânticas pelo maior tempo possível. Isso também fornecerá estratégias para ‘aumentar’ os bits quânticos – ou seja, construir uma ‘matriz’ de bits que funcionaria como um mini-computador quântico.
“Esta previsão teórica é de importância fundamental para aumentar a escala dos processadores quânticos e os primeiros experimentos já foram realizados”, disse o professor Sven Rogge do Centro de Computação Quântica e Tecnologia de Comunicação (CQC2T). ”
“Nossos experimentos recentes em qubits de buraco usando aceitadores em silício já demonstraram tempos de coerência mais longos do que esperávamos”, diz A / Prof Joe Salfi da University of British Columbia. “É encorajador ver que essas observações repousam em bases teóricas sólidas. As perspectivas para os qubits do buraco são realmente brilhantes.”
O artigo, “Pontos de operação ótimos para qubits de spin-órbita de buracos Ge ultrarrápidos e altamente coerentes”, foi publicado na revista parceira da Nature npj Quantum Information em abril de 2021.
Publicado em 03/04/2021 10h13
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