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Componente chave para computador quântico é miniaturizado

Componente chave para computador quântico é miniaturizado
"Esses circuladores compactos podem ser implementados em uma variedade de plataformas de hardware quântico, independentemente do sistema quântico particular usado," disse Alice Mahoney, principal inventora do novo componente.[Imagem: University of Sydney]

Interface quântica-clássica

Uma equipe das universidades de Sydney (Austrália), Stanford (EUA) e da Microsoft miniaturizou um componente que é essencial para a construção de um computador quântico real.

Segundo a equipe, o dispositivo constitui a primeira aplicação prática de uma nova fase de matéria, descoberta em 2006, e premiada com o Nobel de Física de 2016 - são os chamados isolantes topológicos.

Além das fases familiares da matéria - sólidos, líquidos e gases - os isolantes topológicos são materiais que não conduzem eletricidade no interior de suas estruturas, mas possuem superfícies que funcionam como condutores.

Esses materiais já eram vistos como o principal caminho para construir os circuitos necessários para a interação entre os sistemas quânticos e os sistemas clássicos, o que é vital para a construção de um computador quântico prático.

"Não se trata apenas de qubits quando se fala sobre os blocos de construção fundamentais para máquinas quânticas. Construir um computador quântico em grande escala também precisará de uma revolução na computação clássica e na engenharia de dispositivos. Mesmo que tivéssemos milhões de qubits hoje, não está claro se temos a tecnologia clássica para controlá-los. Tornar realidade um computador quântico de grande escala exigirá a invenção de novos dispositivos e técnicas na interface quântica-clássica," explica o professor David Reilly.

Componente chave para computador quântico é miniaturizado
O minicirculador de micro-ondas mede 19,41mm de diâmetro. [Imagem: Alice Mahoney/University of Sydney]

Circulador de micro-ondas

O novo componente, chamado circulador de micro-ondas, funciona como uma rotatória de trânsito para elétrons, garantindo que os sinais elétricos se propaguem apenas em uma direção, no sentido horário ou anti-horário, conforme necessário.

Existem dispositivos semelhantes nas estações de telefonia celular e nos sistemas de radar, e eles serão necessários em grandes quantidades nos computadores quânticos.

A grande limitação é que os circuladores atuais são objetos volumosos, mais ou menos do tamanho da sua mão. Esta inovação representa a miniaturização do circulador comum por um fator de 1.000.

Esta miniaturização abre o caminho para que muitos circuladores sejam integrados em um chip e fabricados nas grandes quantidades que serão necessárias para a construção dos computadores quânticos.

Bibliografia:

Zero-field edge plasmons in a magnetic topological insulator
Alice C. Mahoney, James I. Colless, Lucas Peeters, Sebastian J. Pauka, Eli J. Fox, Xufeng Kou, Lei Pan, Kang L. Wang, David Goldhaber-Gordon, David J. Reilly
Nature Communications
Vol.: 8, Article number: 1836
DOI: 10.1038/s41467-017-01984-5




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