Qubit mecânico de nanotubo não perde dados tão facilmente

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/08/2021

Representação do modo oscilatório de um nanotubo, que balança como uma corda agitada por dois pontos quânticos.
[Imagem: Fabio Pistolesi et al. - 10.1103/PhysRevX.11.031027]

Sensibilidade dos qubits

Uma das maiores dificuldades para construir um computador quântico está em garantir que os dados nos seus bits - qubits, ou bits quânticos - fiquem estáveis o suficiente para garantir que os cálculos sejam confiáveis.

O que acontece é que os estados quânticos das partículas utilizadas - sejam fótons, íons, elétrons ou pontos quânticos - são muito sensíveis, e fenômenos como o entrelaçamento e a superposição são perdidos muito facilmente porque as partículas estão sempre interagindo com qualquer matéria ou luz no ambiente.

Fabio Pistolesi e seus colegas da Universidade de Bordeaux, na França, acreditam ter a solução para esse problema: Usar nanotubos de carbono para construir qubits mecânicos.

O nanotubo funciona como a corda na brincadeira de pular corda, com suas extremidades agitadas por elétrons presos em pontos quânticos. Os dados ficarão guardados na amplitude das oscilações dessa nanocorda.

Como o nanotubo fica fixo entre duas vigas - só o seu centro balança - a estrutura tem um nível baixíssimo de interação com o ambiente, tornando o aparato um qubit muito estável e robusto.

Proposta para construção do qubit nanomecânico.
[Imagem: Fabio Pistolesi]

Sem interações quânticas

O flexionamento do qubit é controlado pelo estado de energia dos elétrons dos dois pontos quânticos, cada um instalado junto a cada uma das extremidades do nanotubo.

Os pontos quânticos permitem introduzir um desvio em relação à oscilação harmônica simples do nanotubo. E esse desvio garante que o nanotubo vai vibrar apenas em níveis de energia específicos, correspondendo aos dados guardados no qubit.

Os dados, ou níveis de oscilação da nanocorda, poderão ser lidos com feixes de micro-ondas.

Problemas clássicos

Por enquanto a proposta é apenas teórica. Construir coisas com nanotubos nunca foi uma tarefa fácil, mas também não é mais difícil do que fabricar os qubits atualmente usados.

Mas há também um inconveniente, ressalta a equipe: Os qubits nanomecânicos serão muito robustos contra interferências quânticas, mas, como todo aparelho mecânico, terão que ser isolados das interferências clássicas, o que inclui de pancadas a forças eletromagnéticas.

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