Dois
processadores quânticos que prometem fazer história
Redação do Site Inovação Tecnológica -
11/08/2016
Este chip
quântico (esquerda) é um módulo, permitindo que vários deles sejam conectados
para criar computadores quânticos práticos (ilustração à direita).
[Imagem: JQI/Universidade de Maryland]
Processador quântico programável
Ainda não está claro qual arquitetura finalmente vencerá a
corrida rumo aos computadores quânticos práticos, mas duas delas
saltaram claramente à frente nas últimas semanas.
Shantanu Debnath e seus colegas
da Universidade de Maryland, nos EUA, desenvolveram uma tecnologia diferente da
comumente usada, o que lhes permitiu construir um processador quântico de uso
geral com 5 qubits totalmente programáveis.
A grande novidade é que o chip é
um módulo, ou seja, vários deles - em teoria, qualquer quantidade deles - podem
ser conectados uns aos outros para compor um grande processador quântico, com
centenas de qubits.
A tecnologia, herdada das pesquisas
com relógios atômicos, usa cinco qubits de itérbio confinados em linha por uma
armadilha controlada por radiofrequência. Cada um dos qubits é controlado por
feixes de laser. Todos os íons são inicialmente preparados em um estado padrão
e então um algoritmo controla a aplicação dos lasers para ler e alterar as
informações que eles contêm.
"Nosso experimento leva os
bits quânticos de alta qualidade a um novo nível de funcionalidade, permitindo
que eles sejam programados por software," disse o professor Christopher
Monroe, coordenador da equipe.
Toda a óptica de controle, que normalmente exige um laboratório inteiro,
agora está embutida dentro do chip. [Imagem: MIT]
Qubits em armadilha de superfície
Karan Mehta, do MIT, por sua vez,
construiu um chip quântico com uma arquitetura que aprisiona os qubits - também
íons - dentro de um campo elétrico. Íons vêm sendo usados como qubits há muito
tempo, mas a grande crítica a essa abordagem é que os dispositivos exigem um
laboratório inteiro para funcionar.
A maior inovação de Mehta e seus
colegas está justamente na miniaturização de um sistema óptico capaz de
controlar cada qubit com feixes de laser.
Para isso, ele substituiu as
armadilhas tradicionais, que exigem invólucros para os qubits, por uma
"armadilha de superfície", na qual os qubits flutuam 50 micrômetros
acima da superfície de eletrodos incorporados dentro de um chip.
"Nós acreditamos que as
armadilhas de superfície são a tecnologia chave para permitir que essa
tecnologia seja ampliada para o número muito grande de íons que serão exigidos
pelos computadores quânticos em larga escala. As armadilhas de gaiolas
quânticas funcionam muito bem, mas elas só funcionam para talvez 10 ou 20
íons," disse o professor John Chiaverini, coordenador da equipe.
Para viabilizar sua técnica, a
equipe precisou aprimorar o controle óptico de cada qubit individualmente -
eles ficam a apenas 5 micrômetros de distância uns dos outros.
Bibliografia:
Demonstration of a small programmable quantum computer with atomic qubits
Shantanu Debnath, N. M. Linke, C. Figgatt, K. A. Landsman, K. Wright, Christopher Monroe
Nature
Vol.: 536, 63-66
DOI: 10.1038/nature18648
Integrated optical addressing of an ion qubit
Karan K. Mehta, Colin D. Bruzewicz, Robert McConnell, Rajeev J. Ram, Jeremy M. Sage, John Chiaverini
Nature Nanotechnology
DOI: 10.1038/nnano.2016.139
Demonstration of a small programmable quantum computer with atomic qubits
Shantanu Debnath, N. M. Linke, C. Figgatt, K. A. Landsman, K. Wright, Christopher Monroe
Nature
Vol.: 536, 63-66
DOI: 10.1038/nature18648
Integrated optical addressing of an ion qubit
Karan K. Mehta, Colin D. Bruzewicz, Robert McConnell, Rajeev J. Ram, Jeremy M. Sage, John Chiaverini
Nature Nanotechnology
DOI: 10.1038/nnano.2016.139
