Eletrônica

Computação quântica básica feita em silício pela primeira vez

Computação quântica básica feita em silício pela primeira vez
Ilustração artística dos dois transistores de silício funcionando como qubits, baseados em um único elétron em cada transístor. [Imagem: Tony Melov/UNSW]

Qubits de silício

As peças principais para montar um computador quântico super-rápido estão quase prontas para sair da oficina.

Pela primeira vez, pesquisadores demonstraram que dois transistores de silício que operam como bits quânticos - qubits - podem executar cálculos. Agora é só uma questão de usá-los como os tijolos para construir um computador quântico maior, usando o material que é onipresente na eletrônica convencional.

Cálculos com qubits feitos até agora têm usado supercondutores ultra-frios, que são mais fáceis de juntar para formar uma calculadora básica - mas nunca com o bem conhecido, barato e amigável silício. No silício, os qubits precisam ser isolados para se manterem estáveis, o que é uma barreira para fazer com que dois ou mais deles interajam para realizar os cálculos.

Agora, Menno Veldhorst e seus colegas da Universidade de Nova Gales do Sul, na Austrália, conseguiram superar essa dificuldade.

Porta lógica quântica

O componente mede o spin de dois elétrons e segue as instruções: se o primeiro estiver girando em uma direção particular, inverta o spin do segundo elétron. Se não, não faça nada.

Computação quântica básica feita em silício pela primeira vez
Microfotografia da porta lógica quântica, com as legendas mostrando seu princípio de funcionamento. [Imagem: Menno Veldhorst et al. - 10.1038/nature15263]

Este é um exemplo de uma porta lógica, uma unidade fundamental em um computador. Repetir essa mesma lógica simples, criando sequências de portas, permite realizar cálculos mais e mais complexos - é assim que todos os processadores eletrônicos funcionam.

"Nós transformamos esses transistores de silício em bits quânticos ao garantir que cada um tem apenas um elétron associado. Em seguida, armazenamos o código binário de 0 ou 1 no spin do elétron, o qual está associado com um pequeno campo magnético do elétron," explicou Veldhorst.

Integração em larga escala

"Este é um avanço seminal no mundo do desenvolvimento dos computadores quânticos - com algumas ressalvas," comentou o professor Thomas Schenckel, do Laboratório Berkeley, nos EUA, que não está envolvido com o trabalho.

A principal ressalva, diz ele, é que, embora seja mais fácil construir versões maiores e mais complexas, "qubits baseados em silício ainda estão atrás dos qubits supercondutores" em termos de eficiência.

Mas isso não diminui o potencial deste avanço. "Nada supera o que podemos fazer em silício em termos de escalonamento econômico e integração em larga escala," reconhece Schenkel.

Bibliografia:

A two-qubit logic gate in silicon
Menno Veldhorst, C. H. Yang, J. C. C. Hwang, W. Huang, J. P. Dehollain, J. T. Muhonen, S. Simmons, A. Laucht, F. E. Hudson, K. M. Itoh, A. Morello, A. S. Dzurak
Nature
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nature15263




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