Os cientistas criaram qubits a partir de buracos de semicondutores – eles são mais adequados para computadores quânticos

Cientistas da União Europeia concluíram um projeto para usar buracos em vez de elétrons em semicondutores como qubits de spin. Dois anos de pesquisa resultaram no emaranhamento quântico e efeitos de controle de buraco em camadas finas de compostos semicondutores. Os buracos respondem a campos magnéticos mais fracos, que podem reduzir o ruído em computadores quânticos e criar computadores com um grande número de qubits.

Fonte da imagem: Pixabay / CC0 Public Domain

A questão de usar buracos como qubits – quasipartículas carregadas positivamente com uma carga igual à carga de um elétron – os cientistas estavam envolvidos no projeto MaGnum (estados ligados de Majorana em heteroestruturas Ge / SiGe), que foi concluído em março de 2021. O projeto foi reconhecido como um sucesso, pois no decorrer dos experimentos de laboratório foram criadas estruturas de filme fino multicamadas com qubits de spin de orifícios.

Cientistas de um composto de germânio e silício criaram um ambiente quase bidimensional para movimento limitado de buracos. As cascas externas do meio (camada) eram feitas de silício, sobre as quais eram feitas as portas de controle dos orifícios – na verdade, transistores. A aplicação de tensão nas portas gerou campos eletromagnéticos na conexão. Os campos forçaram os buracos na camada bidimensional a se manifestar de uma forma ou de outra e interagir uns com os outros.

Os buracos têm um conjunto quase completo de propriedades mecânicas quânticas, como um elétron. Eles também carregam spin e interagem uns com os outros quando se aproximam. Mas, para controlar buracos, são necessários apenas 10 mT de força do campo magnético, que é muito menos do que controlar elétrons. Isso é extremamente crítico para a spintrônica criogênica, que não tolera bem campos magnéticos fortes. Portanto, os buracos podem ser excelentes candidatos para qubits para computadores quânticos baseados em semicondutores.