Pesquisadores desenvolvem nova técnica para construir chips quânticos mais acessíveis

Pesquisadores da Austrália, da Universidade de Melbourne, Universidade de New South Wales (UNSW) e RMIT, e da Alemanha, do laboratório Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf e do Instituto Leibniz de Engenharia de Superfície, desenvolveram uma nova técnica de construção de silício que pode melhorar a acessibilidade e a confiabilidade da construção de computadores quânticos.

O artigo publicado em conjunto pelos pesquisadores na Advanced Materials diz que a técnica tira proveito da precisão do microscópio atômico, que possui um cantilever afiado que “toca” a superfície de um chip com precisão de posicionamento de apenas meio nanômetro, que é aproximadamente o mesmo espaço entre os átomos em um cristal de silício.

Os pesquisadores descreveram como um pequeno buraco perfurado no cantilever, de modo que, quando fosse banhado com átomos de fósforo, um deles cairia ocasionalmente no buraco e se encaixaria no substrato de silício, diz o ZDNet. A questão central era saber exatamente quando um átomo estava embutido no substrato para que o cantilever pudesse se mover para a próxima posição precisa na matriz.

O artigo observou que, até agora, implantar átomos em silício tem sido um processo aleatório, pois quando um chip de silício é banhado com fósforo, um átomo cai em um padrão aleatório, como gotas de chuva em uma janela. No entanto, a equipe descobriu que poderia identificar a precisão através de um som de “clique” que ocorre quando um átomo cai no cristal de silício.

“Um átomo colidindo com um pedaço de silício produz um clique muito fraco, mas inventamos uma eletrônica muito sensível usada para detectar o clique, é muito amplificado e fornece um sinal alto, um sinal alto e confiável”, disse David Jamieson, Professor e Líder da Universidade de Melbourne e um dos autores do artigo.

“Isso nos permite ter muita confiança em nosso método. Podemos dizer: ‘Ah, houve um clique. Um átomo acabou de chegar. Agora podemos mover o cantilever para o próximo ponto e esperar pelo próximo átomo'”.

Os equipamentos utilizados pelos pesquisadores incluem detectores de raios-x sensíveis, um microscópio de força atômica que foi originalmente desenvolvido para a missão espacial Rosetta, juntamente com um modelo de computador para a trajetória de íons implantados no silício, para desenvolver a técnica, destaca a publicação do ZDNet.

Andrea Morello, coautor e Professor da UNSW Scientia, disse que usando essa precisão e nova técnica, seria possível criar um “chip” de qubit, que pode ser usado em experimentos para testar projetos para dispositivos de grande escala.

“Isso nos permitirá projetar as operações de lógica quântica entre grandes matrizes de átomos individuais, mantendo operações altamente precisas em todo o processador”, disse Morello. “Em vez de implantar muitos átomos em locais aleatórios e selecionar os que funcionam melhor, eles agora serão colocados em uma matriz ordenada, semelhante aos transistores em chips de computador semicondutores convencionais”.

Jamieson acrescentou que alguns dos potenciais dispositivos quânticos de larga escala que podem ser desenvolvidos usando o design incluem criptografia inquebrável e design computacional de medicamentos, como o rápido desenvolvimento de vacinas, diz o ZDNet.

“Acreditamos que, em última análise, poderíamos fazer máquinas de grande escala baseadas em bits quânticos de átomo único usando nosso método e aproveitando as técnicas de fabricação que a indústria de semicondutores aperfeiçoou”, disse ele.

Com informações de ZDNet