Cientistas apresentam tecnologia de computação quântica com silício

Londres — InkDesign News — Um grupo de pesquisadores da startup britânica Quantum Motion anunciou a construção do primeiro computador quântico totalmente baseado em silício do mundo, produzido com a mesma tecnologia de transistores presente na maioria dos eletrônicos modernos. O anúncio foi feito em setembro no Centro Nacional de Computação Quântica (NQCC), Inglaterra, e representa avanço estratégico para a ampliação da adoção e fabricação desses sistemas.

O Contexto da Pesquisa

A computação quântica enfrenta, há décadas, desafios de escalabilidade e estabilidade dos chamados qubits, os bits quânticos. A grande inovação do projeto da Quantum Motion está na aplicação do processo de fabricação CMOS — o mesmo empregado em chips de celulares e laptops —, consagrado pela baixa dissipação de energia em estado ocioso e pela padronização global de produção.

Os pesquisadores destacam que a plataforma utiliza qubits de spin, em que a informação quântica é codificada no momento angular intrínseco de partículas, normalmente elétrons. Ao condensar os elementos de processamento, leitura e controle em uma única matriz densa no chip, a arquitetura permite o escalonamento futuro para milhões de qubits.

Resultados e Metodologia

O novo sistema, abrigado em apenas três racks de servidores padrão de 19 polegadas — incluindo a refrigeração por diluição e controles integrados —, apresenta uma arquitetura modular baseada em tiles, ou chiplets, o que facilita atualizações futuras. Em testes, o projeto demonstrou precisão de 98% em operações de dois qubits, um indicador relevante para a viabilidade de circuitos quânticos complexos.

A plataforma reúne unidade de processamento quântico (QPU), software de controle e interface padrão da indústria (Cirq e Qiskit), compondo um ecossistema completo. Segundo James Palles‑Dimmock, CEO da Quantum Motion:

“Este é o momento do silício para a computação quântica. O anúncio de hoje demonstra que é possível construir um computador quântico robusto e funcional utilizando a tecnologia mais escalável do mundo, com capacidade para produção em massa.”

(“This is quantum computing’s silicon moment. Today’s announcement demonstrates you can build a robust, functional quantum computer using the world’s most scalable technology, with the ability to be mass-produced.”)

— James Palles‑Dimmock, CEO, Quantum Motion

O projeto integra o programa Testbed do NQCC, que visa comparar sete protótipos baseados em diferentes tecnologias. Os avanços resultam de colaboração com a University College London (UCL) para aprimorar a tolerância a falhas em sistemas quânticos:

“A principal vantagem dessa fabricação está na familiaridade com o silício, permitindo produção em larga escala, mais rápida e econômica do que métodos especializados.”

(“The primary edge this kind of manufacturing holds over other processes is the commonality of the silicon manufacturing. Because the facilities, standards and techniques for effectively mass-producing these kinds of chips are already well-established, they can be produced more cheaply, quickly and at a greater scale than other, more specialized components.”)

— Representante, Quantum Motion

Implicações e Próximos Passos

A principal barreira à computação quântica sempre foi a fragilidade dos estados de superposição e entrelaçamento, ambos facilmente destruídos por mínimas variações ambientais. Para superar esse desafio, parte significativa da pesquisa tem se concentrado em correção de erros quânticos, fundamento do projeto SiQEC conduzido em parceria com o UK Research and Innovation (UKRI).

O sistema pode ser rapidamente atualizado com novas versões dos processadores, favorecendo testes e aplicações futuras que demandem escala de milhões de qubits. A expectativa dos cientistas é disponibilizar computadores quânticos comercialmente viáveis antes do final da década, ampliando o acesso de centros de pesquisa e indústrias ao potencial transformador dessa tecnologia.

À medida que cresce a viabilidade industrial de arquiteturas baseadas em silício e spin, aumenta também a oportunidade de padronizar e flexibilizar o desenvolvimento de aplicações em áreas como simulações químicas, criptografia avançada e soluções para problemas matemáticos complexos. Os próximos anos devem ser marcados por novos testes de escalabilidade e integração entre diferentes plataformas.

Fonte: (Live Science – Ciência)