Redação do Site Inovação Tecnológica -20/05/2019
Foto do protótipo e esquema do qubit
baseado nos férmions de Majorana. [Imagem: Antonio Fornieri/Universidade
de Copenhagen]
Qubit plano
Uma equipe da Dinamarca e dos EUA, liderada
pelo professor Antonio
Fornieri, construiu um chip de memória quântica que promete facilitar a
fabricação dos computadores quânticos em larga escala.
Vários grupos estão tentando há anos
construir um protótipo de computador quântico que a indústria possa escalonar,
mas os blocos fundamentais da computação quântica, os qubits, ainda não são robustos o
suficiente para funcionar no ambiente cheio de ruído de um computador de grande
porte.
Uma teoria desenvolvida há apenas dois anos
propôs uma maneira de tornar os qubits mais resilientes mediante uma combinação
de um semicondutor, o arseneto de índio, com um supercondutor, o alumínio, em
um dispositivo planar.
Agora, essa teoria foi confirmada
experimentalmente e, melhor ainda para o escalonamento dos qubits, em um
componente plano, como as bolachas de silício usadas para fizer os chips
atuais, e robusto, graças às propriedades protetoras da combinação do
semicondutor com o supercondutor.
“Nosso
protótipo é um primeiro passo significativo no uso deste tipo de sistema para
fazer bits quânticos que são protegidos contra perturbações. No momento, ainda precisamos
de alguns ajustes - podemos melhorar o projeto e os materiais. Mas é uma estrutura
potencialmente perfeita,” afirmou Fornieri.
Qubit de Majorana
O alumínio e o arseneto de índio formaram um
dispositivo, chamado junção Josephson, capaz de acomodar partículas de Majorana,
que já se previra possuírem proteção topológica contra a decoerência - a
decoerência é o fenômeno que marca a perda dos dados registrados em um qubit.
São os chamados férmions de Majorana de modo
zero, quasipartículas que emergem na superfície dos supercondutores
topológicos, que funcionam como qubits tolerantes a falhas e imunes
a ruídos.
Também se sabia que o
alumínio e o arseneto de índio funcionam bem juntos porque uma supercorrente
pode fluir entre eles, uma vez que, diferentemente da maioria dos
semicondutores, o arseneto de índio não possui uma barreira que impeça que os
elétrons de um material entrem em outro. Desta forma, a supercondutividade do
alumínio pode fazer as camadas superiores do arseneto de índio, que é um
semicondutor, funcionarem como supercondutoras - por isso se diz que ele é um
supercondutor topológico.
Agora falta montar o qubit
plano junto a um processador quântico para checar sua robustez e, se tudo der
certo, começar a fabricá-lo em larga escala.
Hoje, trilhões de
transistores, as unidades básicas dos processadores eletrônicos, são postos nas
pastilhas planas de silício. A expectativa é que o mesmo torne-se realidade
para os computadores quânticos, com milhões de qubits operando harmoniosamente
em dispositivos miniaturizados e fabricados em escala industrial.
Bibliografia:
Evidence of Topological Superconductivity in Planar Josephson Junctions. Antonio Fornieri, Alexander M. Whiticar, F. Setiawan, Elías Portolés, Asbjørn C. C. Drachmann, Anna Keselman, Sergei Gronin, Candice Thomas, Tian Wang, Ray Kallaher, Geoffrey C. Gardner, Erez Berg, Michael J. Manfra, Ady Stern, Charles M. Marcus, Fabrizio Nichele.
Nature, Vol.: 569, pages 89-92.
Evidence of Topological Superconductivity in Planar Josephson Junctions. Antonio Fornieri, Alexander M. Whiticar, F. Setiawan, Elías Portolés, Asbjørn C. C. Drachmann, Anna Keselman, Sergei Gronin, Candice Thomas, Tian Wang, Ray Kallaher, Geoffrey C. Gardner, Erez Berg, Michael J. Manfra, Ady Stern, Charles M. Marcus, Fabrizio Nichele.
Nature, Vol.: 569, pages 89-92.
DOI: 10.1038/s41586-019-1068-8
