Eletrônica

Tecnologias Quânticas: Qubit vestido garante dados 10 vezes mais bem guardados

Qubit vestido garante dados 10 vezes mais bem guardados
Impressão artística do qubit vestido: o spin do elétron de um único átomo é protegido por um campo eletromagnético oscilante. [Imagem: Arne Laucht/UNSW]

Qubit com roupa

Pesquisadores australianos criaram um bit quântico que permanece em superposição por um tempo 10 vezes maior do que havia sido conseguido até agora, expandindo dramaticamente o tempo durante o qual o dado fica disponível para os cálculos em um futuro computador quântico.

O bit propriamente dito é o spin de um único átomo dentro de uma pastilha de silício.

Mas seu diferencial é um "agasalho" eletromagnético, compondo o que Arne Laucht e seus colegas da Universidade de Nova Gales do Sul chamam de um "qubit vestido".

"Nós agora implementamos uma nova maneira de codificar a informação: nós submetemos o átomo a um campo eletromagnético oscilante muito forte em frequências de micro-ondas, e assim nós 'redefinimos' o bit quântico como a orientação do spin em relação ao campo de micro-ondas," contou Laucht.

Os resultados são impressionantes: como o campo eletromagnético oscila constantemente a uma frequência muito alta, qualquer ruído ou perturbação em uma frequência diferente resulta em um efeito líquido zero.

Qubit FM

Em certo sentido, a qualidade do qubit vestido em relação aos qubits atuais pode ser comparada à qualidade de uma rádio FM em relação a uma rádio AM, já que a informação quântica passou a ser controlada pela frequência, e não mais pela amplitude.

"Este novo qubit vestido pode ser controlado de várias maneiras que seriam impraticáveis com um 'bit pelado'," disse o professor Andrea Morello. "Por exemplo, ele pode ser controlado simplesmente modulando a frequência do campo de micro-ondas, exatamente como um rádio FM. O bit não vestido, ao contrário, exige que se ligue e desligue o ajuste da amplitude dos campos, tal como um rádio AM."

Superposição e decoerência

A grande vantagem dos bits quânticos - em relação aos bits da eletrônica tradicional - é que eles podem guardar um número enorme de dados, graças ao fenômeno quântico da superposição: em vez de estarem em 0 ou em 1, eles podem estar em qualquer posição de 0 a 1 simultaneamente.

O grande problema é que a superposição é um estado extremamente frágil, que colapsa - o nome técnico é decoerência - ante a menor interferência, ou ruído, seja térmico ou eletromagnético.

Com o qubit vestido a equipe conseguiu aumentar por um fator de 10 o intervalo de tempo durante o qual a superposição quântica pode ser preservada.

Bibliografia:

A dressed spin qubit in silicon
Arne Laucht, Rachpon Kalra, Stephanie Simmons, Juan P. Dehollain, Juha T. Muhonen, Fahd A. Mohiyaddin, Solomon Freer, Fay E. Hudson, Kohei M. Itoh, David N. Jamieson, Jeffrey C. McCallum, Andrew S. Dzurak, Andrea Morello
Nature Nanotechnology
DOI: 10.1038/nnano.2016.178




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