Eletrônica

Rumo à spintrônica: Qubits no silício a temperatura ambiente

Qubits controlados no silício a temperatura ambiente
A luz polariza o spin dos núcleos de silício dentro do chip, com o aparato todo a temperatura ambiente. [Imagem: Cortesia de Peter Allen]

Spin nuclear

Pesquisadores da Universidade de Chicago, nos Estados Unidos, colocaram em uma pastilha de silício todo o aparato necessário para viabilizar uma tecnologia considerada "pós-silício", a spintrônica.

Em lugar dos fluxos de elétrons da eletrônica, a spintrônica usa o spin - ou magnetização - dos núcleos de átomos individuais para fazer cálculos e armazenar dados. Além da maior velocidade, há um ganho formidável em termos de consumo de energia.

As técnicas da spintrônica estão também a um passo daquelas utilizadas na computação quântica.

"Nossos resultados podem levar a novas tecnologias, como aparelhos de ressonância magnética ultrassensíveis, giroscópios nucleares e até mesmo computadores que tiram proveito dos efeitos da mecânica quântica," disse o pesquisador Abram Falk.

No silício a temperatura ambiente

O avanço consistiu em colocar em uma pastilha de carbeto de silício (SiC) todo o aparato necessário para alinhar os spins dos átomos de forma consistente e controlável.

O carbeto de silício era considerado uma espécie de primo pobre do silício até que, em 2011, a mesma equipe identificou nele bits quânticos com alto potencial de utilização prática.

Os spins dos núcleos atômicos - cada núcleo funciona como um qubit - normalmente são orientados aleatoriamente, e é difícil manipulá-los porque o momento magnético de um núcleo atômico é cerca de 1.000 vezes menor do que o momento de um elétron.

Usando uma técnica de refrigeração óptica, a equipe conseguiu reduzir a energia de cada átomo de forma a torná-lo praticamente imune às interferências, o que permite, em termos práticos, que a técnica funcione a temperatura ambiente - apenas os centros de cor dos cristais, onde ficam os qubits, são resfriados.

Tecnologias quânticas práticas

"Tecnologias quânticas baseadas nos spins nucleares [...] poderão aparecer muito mais rapidamente do que prevíamos," afirmou o professor David Awschalom, líder da equipe.

Muitos outros físicos parecem concordar com ele e com a importância deste avanço, uma vez que o trabalho mereceu a capa da Physical Review Letters, considerada a principal revista de física do mundo.

Bibliografia:

Optical Polarization of Nuclear Spins in Silicon Carbide
Abram L. Falk, Paul V. Klimov, Viktor Ivády, Krisztián Szász, David J. Christle, William F. Koehl, Adam Gali, David D. Awschalom
Physical Review Letters
Vol.: 114, 247603
DOI: 10.1103/PhysRevLett.114.247603




Outras notícias sobre:

Mais Temas