Os cientistas afirmam ter atingido “o ponto de inflexão crítico” da computação quântica, depois de terem desenvolvido uma tecnologia que torna mais viáveis os processadores quânticos baseados em silício.
O silício proporciona um ambiente estável para os qubits, especialmente quando se utiliza uma mistura de materiais denominada silício germânio (SiGe).
No estudo publicado no início de dezembro no arXiv, os cientistas da Equal1 explicaram que o SiGe combina a estabilidade do silício com a capacidade do germânio para melhorar o desempenho eletrónico, tornando-o adequado para aplicações quânticas.
Como enaltece a Live Science, a empresa desenvolveu o que os representantes chamam “o chip controlador quântico mais complexo desenvolvido até hoje”.
Este pode funcionar a temperaturas ultra-baixas e abre caminho a milhões de qubits num único chip – o que significa que pode lidar com um grande número de bits quânticos de informação simultaneamente, mantendo-os estáveis e precisos para os cálculos.
Em contrapartida, os chips quânticos mais potentes de hoje em dia apenas alojam qubits na ordem dos milhares e são construídos com supercondutores, exigindo todos eles um arrefecimento até perto do zero absoluto para poderem efetuar cálculos quânticos.
Combinadas, as novas tecnologias abrem, definitivamente, caminho para “a próxima fase da computação quântica e demonstram que a forma mais rápida de aumentar a escala é aproveitar a infraestrutura de silício existente” – afirmaram os representantes da Equal1 num comunicado.
Chegados ao “ponto de inflexão”
O novo chip demonstrou uma fidelidade de porta de um só qubit de 99,4% com uma velocidade de operação de 84 nanossegundos e uma fidelidade de porta de dois qubits de 98,4% com uma velocidade de 72 nanossegundos.
A elevada precisão, ou fidelidade, das portas quânticas minimiza os erros nos cálculos, enquanto as velocidades mais rápidas das portas reduzem o risco de os qubits perderem as suas propriedades quânticas durante as operações.
Estes fatores determinam a exatidão dos cálculos quânticos e a capacidade dos qubits para manterem os seus estados quânticos durante tempo suficiente para completarem operações complexas.
Para garantir operações quânticas fiáveis, o dispositivo da Equal1 utiliza “spin qubits”. Os qubits de spin codificam a informação no estado de spin de um eletrão.
No seu estudo, os cientistas afirmam que os qubits de spin são particularmente adequados para a integração com o silício, já que este elemento silício proporciona um ambiente estável para os spins dos eletrões. Isto reduz o risco de os qubits perderem as suas delicadas propriedades quânticas devido à interferência do meio envolvente.
A Equal1 também desenvolveu um chip controlador quântico que utiliza uma arquitetura multi-telha; esta conceção divide um chip em várias telhas que podem funcionar de forma semi-independente. Esta arquitetura é fundamental para escalar os sistemas quânticos porque permite que as funções de controlo sejam distribuídas pelo chip, evitando os estrangulamentos que podem ocorrer quando se depende de uma única unidade de processamento.
Os chips SiGe podem ser produzidos utilizando os mesmos processos e fábricas que já são usados para fabricar chips de computador tradicionais, tornando-os potencialmente mais baratos e mais fáceis de escalar.
“O dia de hoje marca um ponto de inflexão crítico para a indústria da computação quântica. A Equal1 sempre acreditou que o silício é o veículo para escalar os computadores quânticos e hoje, com estes resultados líderes mundiais de qubit e chip de controlo, demos um passo importante para esta visão”, disse a diretora científica da Equal1, Elena Blokhina, citada pela Live Science.
