Eletrônica

Qubit positivo é 10 vezes melhor para computador quântico

Qubit positivo é 10 vezes melhor para computador quântico
Os qubits positivos são representados como esferas nesta ilustração, mas eles são essencialmente "ausências de elétrons" - só que esses espaços vazios têm momento magnético, ou seja, são ímãs. [Imagem: University of Pittsburgh]

Visão mais positiva

Certo, certo: dados podem ser gravados no spin dos elétrons, o que está abrindo os campos de pesquisa da chamada "pós-eletrônica", o que inclui spintrônica e computação quântica.

Uma das vantagens é que os dados não precisam ser binários - como é uma propriedade quântica, o spin dos elétrons pode ter mais de um valor, guardando não apenas 0s e 1s mas, por exemplo, 0, 1, 2 e 3.

Só que isto não é fácil de fazer.

Uma das grandes dificuldades é que esses qubits são muito frágeis, e perdem seus múltiplos dados muito facilmente.

Mas porque os cientistas insistem em usar elétrons se eles são frágeis?

Os elétrons representam as cargas negativas da corrente elétrica. Mas a eletricidade também tem suas cargas positivas, as chamadas lacunas.

Então por que ninguém usa lacunas para guardar dados spintrônicos?

Qubits positivos

Vlad Pribiag (Universidade de Delft - Holanda) e Sergey Frolov (Universidade de Pittsburgh - EUA) pensaram justamente nisso.

Mais do que pensar, eles conseguiram fazer a coisa funcionar.

O resultado torna impossível resistir ao trocadilho: usar lacunas para construir um qubit teve um resultado autenticamente positivo.

Os spins das lacunas, quando comparados aos spins dos elétrons, permitiram guardar dados no mesmo estado físico por um tempo 10 vezes maior.

Ao contrário dos spins dos elétrons, os spins das cargas positivas não interagem com os spins do núcleo, o que os torna muito mais estáveis.

Qubits com um tempo de vida 10 vezes maior é um passo substancial rumo à criação dos primeiros computadores quânticos práticos, que possam dispensar os complicados aparatos de controle e isolamento usados nos experimentos de laboratório atuais.

Espaços vazios com magnetismo

Frolov explica que as lacunas são literalmente espaços vazios deixados quando os elétrons são retirados - sai a carga negativa, fica a carga positiva.

Usando filamentos extremamente finos do semicondutor InSb (antimoneto de índio), os pesquisadores criaram uma espécie de transístor de nanofio que expulsa os elétrons para formar lacunas estáveis.

Eles então colocaram uma dessas lacunas no interior de uma "caixa" - um ponto quântico - e controlaram seu spin usando campos elétricos, o que é mais simples de fazer do que usar campos magnéticos.

"Os spins são as menores ímãs do nosso Universo. Nossa visão do que será um computador quântico envolve a conexão de milhares de spins, e agora sabemos como controlar um único spin. A seguir, queremos expandir esse conceito para incluir múltiplos qubits," descreveu Frolov.

Bibliografia:

Electrical control of single hole spins in nanowire quantum dots
Vlad S. Pribiag, Stevan Nadj-Perge, Sergey M. Frolov, Johan W. G. van den Berg, Ilse van Weperen, Sebastien R. Plissard, Erik P. A. M. Bakkers, Leo P. Kouwenhoven
Nature Nanotechnology
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nnano.2013.5




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