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Computação Quântica | Pesquisadores fazem importantes avanços

Duas equipes de investigação em computação quântica que trabalham nos mesmos laboratórios da School of Electrical Engineering & Telecommunications, UNSW, da Austrália encontraram soluções distintas para um desafio crítico que impede a construção de computadores quânticos.

Essa desafio diz respeito à confiabilidade dos cálculos com qubits, esses são os bits usados pelos computadores quânticos. O problema diz respeito ao fato de que os qubits atualmente construídos tem uma taxa de confiabilidade menor do que a necessária para se criar uma sistema de cálculo útil em computadores.

Isto ocorre por que os qubits tem propriedades muito distintas dos bits, que são o sistema de armazenamento dos computadores comuns. Agora, as equipes australianas criaram dois tipos de bits quânticos com os quais conseguiram construir blocos de processamento de dados com uma precisão superior a 99%. As duas pesquisas foram publicadas simultaneamente na revista Nature Nanotechnology.

O professor Andrew Dzurak, que é diretor da usina de fabricação da UNSW, explica que “para que a computação quântica se torne realidade precisamos operar os bits quânticos com taxas de erro muito baixas”.

Andrea Morello da Faculdade de Engenharia Elétrica e de Telecomunicações da UNSW afirma que: “nós temos agora duas vias paralelas para a construção de um computador quântico com silício, cada uma das quais conseguindo alcançar essa super precisão”.

Computação Quântica avanços nos computadores quânticos

As equipes de pesquisa da UNSW foram também as primeiras no mundo a demonstrar que era possível construir qubits com um único átomo de silício, as descobertas relatada na revista Nature em 2012 e 2013.

Equipe almeja evoluções na computação quântica

Agora, a equipe liderada por Dzurak descobriu uma maneira de criar um qubit na forma de um “átomo artificial” com propriedades muito semelhantes às dos transistores de silício usados ​​em computadores comuns.

Para Menno Veldhorst, autor principal do artigo e pesquisador de pós-doutorado da UNSW “é realmente surpreendente que possamos criar um qubit tão preciso utilizando praticamente os mesmos dispositivos que temos em nossos laptops e telefones”.

A outra equipe de pesquisa australiana chefiada por Morello usou um átomo de fósforo “natural” para criar o seu qubit. Juha Muhonen, um pesquisador de pós-doutorado e autor principal do outro artigo observa que “o átomo de fósforo contém, de fato, dois qubits, os elétrons e o núcleo. Com o núcleo, em particular, conseguimos alcançar uma precisão de cerca de 99,99%. Isso significa apenas um erro para cada 10.000 operações quânticas”.

Dzurak explica que, “apesar dos métodos para corrigir erros existirem, a sua eficácia só é garantida se os erros ocorrem em menos de 1% das operações. Nossos experimentos estão entre os primeiros a conseguir essa precisão no estado sólido e é a primeira vez que isto é conseguido com silício”.

As operações de alta precisão para ambos os qubits construídos foi possível graças ao aninhamento deles dentro de uma fina camada de silício especialmente purificada. Esse material continha apenas o isótopo 28 do silício. Este isótopo foi fundamental para se obter esses resultados pois ele tem a propriedade de ser perfeitamente não magnético e, ao contrário do silício natural, não perturba o comportamento do bit quântico.

computadores-quanticosO silício purificado foi fornecido através da colaboração com o Professor Kohei Itoh da Universidade de  Keio, no Japão.

Segundo os pesquisadores o próximo passo na sua pesquisa de computação quântica é construir pares de bits quânticos de alta precisão. Isso vai pavimentar o caminho para a construção de grandes computadores quânticos que devem ser, basicamente, feitos de muitos milhões de qubits operando de forma integrada.

A equipe de pesquisa de Morello também estabeleceu um recorde mundial de “tempo de coerência” para um único bit quântico em estado sólido. O “tempo de coerência é uma medida de quanto tempo você pode preservar a informação quântica antes que seja perdida”, explica Morello. Quanto maior o tempo de coerência, mais fácil se torna conseguir realizar operações e cálculos complexos.

A equipe de Morello foi capaz de armazenar a informação quântica em um núcleo de fósforo por mais de 30 segundos. Segundo o pesquisador, “metade de um minuto é uma eternidade no mundo quântico.”

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Escrito por victor

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Duas equipas de pesquisa em computação quântica encontraram soluções distintas para um desafio crítico que impede a construção de computadores quânticos.