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Nova técnica de ler qubits simplifica computação quântica

Nova técnica de ler qubits simplifica computação quântica
Além de permitir a leitura com alta-fidelidade, a técnica não destrói os dados do qubit.[Imagem: A. Opremcak et al. - 10.1126/science.aat4625]

Leitura de qubits

Uma nova técnica baseada em fótons de micro-ondas permite ler bits quânticos, ou qubits, de uma forma mais simples e mais escalonável do que os complicados aparatos criogênicos e a temperatura ambiente usados até agora.

Esforços intensivos em escala industrial por equipes do Google, Intel e IBM levaram recentemente a processadores quânticos com 50 qubits ou pouco mais.

Esses qubits consistem em circuitos de micro-ondas supercondutores resfriados a temperaturas próximas do zero absoluto.

A abordagem de última geração para ler os qubits envolve amplificadores de baixo ruído igualmente criogênicos, associados com uma volumosa eletrônica de micro-ondas a temperatura ambiente, todos os quais são difíceis de escalonar para matrizes de qubits significativamente maiores, necessárias para computadores quânticos práticos.

Ler os qubits sem destruir os dados

Alexander Opremcak e seus colegas tomaram um rumo diferente. Seu método usa um contador de fótons de micro-ondas para determinar o estado de um qubit supercondutor. Poder simplesmente ler o estado do qubit como um número de fótons elimina a necessidade de componentes volumosos e a grande "sobrecarga estatística" que caracteriza as abordagens atuais.

A medição baseada em um contador de fótons apresentou, com um disparo único, uma fidelidade de medição de 92%. Além disso, o amortecimento intrínseco do contador de fótons é usado para extrair a energia liberada pelo processo de medição, permitindo medições repetitivas e não-destrutivas - o dado do qubit não é perdido.

"Nossa abordagem substitui a necessidade de um amplificador criogênico e pode ser escalonada de uma maneira simples, além de nos levar rumo à eliminação de grande parte do hardware necessário a temperatura ambiente," disse o professor Britton Plourde, da Universidade de Siracusa, nos EUA.

Plourde acrescenta que a técnica poderia eventualmente permitir o escalonamento para processadores quânticos com milhões de qubits.

Bibliografia:

Measurement of a superconducting qubit with a microwave photon counter
Alexander M. Opremcak, I. V. Pechenezhskiy, C. Howington, B. G. Christensen, M. A. Beck, E. Leonard Jr, J. Suttle, C. Wilen, K. N. Nesterov, G. J. Ribeill, T. Thorbeck, F. Schlenker, M. G. Vavilov, B. L. T. Plourde, R. McDermott
Science
Vol.: 361, Issue 6408, pp. 1239-1242
DOI: 10.1126/science.aat4625




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