Qubits longa vida levam internet quântica a 2.000km

Redação do Site Inovação Tecnológica - 11/11/2025

Cristais de terras raras incrivelmente puros, construídos com uma nova técnica que garante vida longa e próspera aos qubits.
[Imagem: Jason Smith/UChicago]

Internet quântica

A interligação de computadores quânticos - para criar redes quânticas seguras e de alta velocidade, incluindo a futura internet quântica - envolve garantir que o entrelaçamento de partículas perdure através dos cabos de fibra óptica. Quanto maior for o tempo que esses átomos se mantiverem entrelaçados - mantiverem a coerência quântica recíproca - maior será a distância que os computadores quânticos poderão conversar entre si.

Hoje, a distância máxima que dois computadores quânticos podem conversar entre si por meio de um cabo de fibra óptica é de alguns poucos quilômetros.

Shobhit Gupta e colegas da Universidade de Chicago, nos EUA, então deixaram de lado os hardwares de rede - comunicação e amplificação dos sinais - e voltaram sua atenção para os próprios qubits, procurando reforçar sua interconexão, ou seja, aumentar o tempo em que eles se mantêm em entrelaçamento.

Eles conseguiram aumentar os tempos de coerência quântica de átomos individuais de érbio de 0,1 milissegundo para mais de 10 milissegundos, o que significa que os sinais poderão viajar pelos cabos de fibra óptica por mais de 2.000km usando os hardwares atuais. Em um caso, a interconexão entre os dois átomos se manteve por até 24 milissegundos, o que teoricamente permitiria que computadores quânticos se conectassem a uma distância impressionante de 4.000 km, mas este ainda foi um resultado fora da curva.

"Pela primeira vez, a tecnologia para construir uma internet quântica em escala global está ao nosso alcance," disse o professor Tian Zhong, coordenador da equipe.

Estrutura dos qubits longa vida.
[Imagem: Shobhit Gupta et al. - 10.1038/s41467-025-64780-6]

Qubits longa vida

A inovação não consistiu em usar materiais novos ou diferentes, mas em construir os dispositivos usando de uma maneira diferente os mesmos materiais. A equipe criou os cristais dopados com terras raras necessários para gerar o entrelaçamento quântico usando uma técnica chamada epitaxia por feixe molecular (MBE), em vez do tradicional método Czochralski.

"O método tradicional de fabricação desse material consiste basicamente em fundir os ingredientes em uma panela," disse Zhong referindo-se ao método Czochralski. "Você adiciona a proporção correta de ingredientes e então derrete tudo. A mistura atinge temperaturas acima de 2.000 graus Celsius e é resfriada lentamente até formar um cristal."

Para transformar o cristal em um componente de computador, é necessário "esculpi-lo" quimicamente no formato necessário. É mais ou menos como um escultor partindo de um bloco de mármore e removendo tudo o que não faz parte da estátua.

A MBE (epitaxia por feixe molecular), no entanto, lembra mais a impressão 3D. O material é pulverizado, criando finas camadas, uma após a outra, construindo o cristal necessário em sua forma final exata, sem cinzel, sem martelo e sem a necessidade de acabamentos com lixas, para manter a analogia com o escultor.

"Nós começamos do zero e depois montamos este dispositivo átomo por átomo," disse Zhong. "A qualidade ou pureza deste material é tão alta que as propriedades de coerência quântica desses átomos se tornam excelentes."

A equipe agora está se preparando para os testes de fato desses qubits "longa vida", o que eles pretendem fazer usando carretéis com 1.000 km de fibra óptica. "Antes de implantarmos fibra óptica, digamos, de Chicago a Nova York, vamos testá-la apenas aqui no meu laboratório," disse Zhong.

Mais tópicos