Dispositivos quânticos baseados em silício para anunciar a nova era do chip
A equipe da Universidade de Nova Gales do Sul (UNSW) na Austrália, em parceria com a Universidade de Melbourne, a Universidade de Tecnologia de Sydney e outras sediadas nos EUA, Japão e Egito, desenvolveu processadores quânticos baseados em silício.
A pesquisa, publicada na revista Nature, mostrou que a computação quântica em silício atingiu o limite de 99 por cento sem erros.
“Quando os erros são tão raros, torna-se possível detectá-los e corrigi-los quando ocorrem. Isso mostra que é possível construir computadores quânticos com escala e potência suficientes para lidar com computação significativa”, disse o professor Andrea Morello. da UNSW, que liderou o trabalho.
Morello alcançou fidelidades de operação de 1 qubit de até 99,95%, fidelidade de 2 qubits de 99,37% e um sistema de três qubits composto por um elétron e dois átomos de fósforo introduzidos no silício via implantação de íons com uma fidelidade de 92,5%.
O computador quântico usa qubits que não se limitam a binários e podem ter propriedades de 0 e 1 simultaneamente, tentando assim todos os números e sequências possíveis simultaneamente para desbloquear grandes quantidades de dados.
Os bits atuais nos computadores armazenam informações como 1 ou 0, limitando assim o potencial de fazer sentido quando confrontados com volumes gigantescos de dados.
Morello havia demonstrado anteriormente que poderia preservar informações quânticas em silício por 35 segundos, devido ao extremo isolamento de spins nucleares de seu ambiente.
No mundo quântico, 35 segundos é uma eternidade.
“Para fazer uma comparação, nos famosos computadores quânticos supercondutores do Google e da IBM, a vida útil é de cerca de cem microssegundos, quase um milhão de vezes mais curta”, disse Morello.
Mas a desvantagem foi que isolar os qubits tornou aparentemente impossível para eles interagirem uns com os outros, conforme necessário para realizar cálculos reais.
O artigo mais recente descreveu como sua equipe superou esse problema usando um elétron que engloba dois núcleos de átomos de fósforo.
“Se você tem dois núcleos conectados ao mesmo elétron, você pode fazê-los fazer uma operação quântica”, diz Mateusz Madzik, um dos principais autores experimentais.
Os átomos de fósforo foram introduzidos no chip de silício usando a implantação de íons, o mesmo método usado em todos os chips de computador de silício existentes.
“Isso garante que nosso avanço quântico seja compatível com a indústria de semicondutores mais ampla”, disse David Jamieson, líder de pesquisa da Universidade de Melbourne.
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