Os cientistas criaram um novo elemento de memória quântica – um memcapacitor de micro-ondas supercondutor

Hoje, duas novas direções estão surgindo no campo da computação – quântica e neuromórfica. Parece que são dois caminhos diferentes, mas na junção dessas áreas podem surgir soluções computacionais tão poderosas que todo o resto parecerá um brinquedo de criança. Não é à toa que surgiram suspeitas de que a atividade mental humana é acompanhada de efeitos quânticos, o que obriga os cientistas a procurar novos tipos de memória com fenômenos quânticos.

Fonte da imagem: geração AI Kandinsky 3.0/avalanche noticias

Um grupo internacional de cientistas da Alemanha, China e Chile propôs a sua própria versão de uma memória tão proposta como um memcapacitor. Os memcapacitores foram propostos por teóricos há mais de 50 anos, junto com os memristores e os memindutores. Em princípio, qualquer material com características não lineares (com circuito de histerese) pode servir como memória para dispositivos eletrônicos. Em um novo artigo publicado recentemente na revista Communications Materials, os pesquisadores descreveram como procuraram uma conexão entre sinais eletrônicos e efeitos quânticos e como um memcapacitor os ajudou nisso.

Os memcapacitores permitem lembrar informações conectando tensão e carga (memristores, por exemplo, conectam corrente e tensão). Resta conectar tudo isso a estados quânticos “tímidos”, para que uma célula de memória quântica possa ser escrita e lida sem destruição, e também para que os efeitos quânticos, incluindo o emaranhamento, possam, em princípio, surgir em tal macrossistema e ser observado (medido).

Os cientistas propuseram a radiação de microondas como uma ferramenta para influenciar um elemento de memória quântica. O próprio elemento de memória é composto por dois circuitos oscilatórios conectados, um dos quais é o principal e o segundo é auxiliar, introduzido para estabilizar o funcionamento do circuito principal graças ao feedback organizado com ele. Um chamado elemento SQUID ou magnetômetro supercondutor (interferômetro) é conectado ao circuito principal. O SQUID é exposto à radiação de micro-ondas, cuja intensidade depende de medições no circuito auxiliar e também controla o estado da célula de memória. Devido ao feedback, o elemento apresentado demonstra operação estável e, como mostraram os experimentos, tudo isso é acompanhado por efeitos quânticos, incluindo o fenômeno do emaranhamento.

Diagrama esquemático de um memcapacitor de micro-ondas supercondutor. Fonte da imagem: Materiais de Comunicação

«Este dispositivo opera em uma entrada clássica em uma cavidade enquanto detecta a resposta em outra, e serve como um bloco de construção fundamental para a criação de matrizes de armazenamento de memória quântica de micro-ondas. Observamos que o circuito bidirecional pode reter suas propriedades de memória e exibir emaranhamento e correlações quânticas. Nossos resultados abrem caminho para a implementação experimental de dispositivos quânticos supercondutores de alta capacidade e matrizes de memória para computação quântica neuromórfica”, explicaram os pesquisadores em seu artigo.