Sydney — InkDesign News — Uma equipe de engenheiros da Universidade de New South Wales (UNSW), em Sydney, avançou significativamente no campo da computação quântica ao criar estados de “emaranhamento quântico” utilizando spins de dois núcleos atômicos, conforme artigo publicado em 18 de setembro na revista Science. Este avanço abre perspectivas para o uso de tecnologias e processos industriais já existentes na fabricação dos futuros microchips necessários à computação quântica em grande escala.
O Contexto da Pesquisa
A corrida pela construção de computadores quânticos de grande porte representa um dos maiores desafios científicos e tecnológicos do século XXI. Diferentes plataformas vêm sendo exploradas mundialmente devido a obstáculos técnicos opostos: blindar os elementos computacionais contra ruídos externos, sem impedir que eles interajam de maneira eficiente para cálculos complexos. O grupo da UNSW focou nos spins nucleares de átomos de fósforo implantados em chips de silício, destacando-os como “os objetos quânticos mais limpos e isolados encontrados em estado sólido”.
“O giro de um núcleo atômico é o objeto quântico mais limpo e isolado que se pode encontrar no estado sólido.”
(“The spin of an atomic nucleus is the cleanest, most isolated quantum object one can find in the solid state.”)— Scientia Professor Andrea Morello, Escola de Engenharia Elétrica e Telecomunicações, UNSW
Resultados e Metodologia
Liderado pela Dra. Holly Stemp, o estudo demonstrou que núcleos atômicos de fósforo puderam ser “conectados” por meio de elétrons, permitindo que trocassem informações a distâncias de até 20 nanômetros—escala comparável à de transistores já presentes em processadores modernos. Isso só foi possível porque elétrons podem se “espalhar” no espaço e, assim, funcionar como canais de comunicação para múltiplos núcleos atômicos.
“Com essa descoberta, é como se déssemos telefones para as pessoas se comunicarem entre salas diferentes. Todas as salas continuam silenciosas por dentro, mas agora podemos ter conversas entre muito mais pessoas, mesmo que estejam distantes.”
(“With this breakthrough, it’s as if we gave people telephones to communicate to other rooms. All the rooms are still nice and quiet on the inside, but now we can have conversations between many more people, even if they are far away.”)— Dra. Holly Stemp, autora principal e pesquisadora de pós-doutorado no MIT
A introdução dos átomos de fósforo foi realizada pela equipe do Professor David Jamieson, da Universidade de Melbourne, em substratos de silício ultra-puros fornecidos pela Universidade Keio, no Japão.
Implicações e Próximos Passos
A eliminação da dependência de um único elétron para operar múltiplos núcleos removeu, segundo os pesquisadores, a principal barreira para a escalabilidade da computação quântica em silício. O método apresentado é compatível com processos de fabricação dos atuais processadores eletrônicos, integrando-se ao parque industrial existente.
Professor Morello sugere que a abordagem é robusta e adaptável: “Podemos adicionar ainda mais elétrons e forçá-los a se espalhar de outras maneiras para conectar ainda mais núcleos, e ativar/desativar interações de forma precisa e rápida.” As possíveis aplicações vão desde avanços em criptografia a simulações científicas de alta complexidade, ampliando drasticamente o potencial dos computadores quânticos.
Os próximos anos devem testemunhar esforços para adaptar essas técnicas a um número cada vez maior de núcleos atômicos, viabilizando protótipos de processadores quânticos em silício à escala industrial. A comunidade científica acompanha de perto como essas descobertas poderão transformar setores essenciais — de segurança digital até o desenvolvimento de novos materiais e medicamentos.
Fonte: (ScienceDaily – Ciência)
