Cientistas suíços deram pela primeira vez características físicas tangíveis a um qubit. Em vez de íons, átomos e armadilhas eletromagnéticas, eles propuseram um qubit baseado em uma membrana piezoelétrica ressonante. Assim, os cientistas aumentaram significativamente o tempo de coerência do qubit, durante o qual ele permanece por mais tempo em estado de superposição. Isso abre a possibilidade de realizar computação quântica com ele ou utilizá-lo como sensor ultrassensível.
Os dois retângulos cinza à esquerda são um qubit supercondutor e o ponto à direita é um ressonador. Fonte da imagem: ETH Zurique
Os cientistas aprenderam há muito tempo como traduzir as propriedades quânticas de partículas e átomos elementares em estados qubit para cálculos ou medições. No entanto, esses métodos sofrem de altas taxas de erro e tempos de retenção de estados quânticos extremamente curtos, tornando-os difíceis de manipular livremente. Seria tentador reproduzir estados quânticos no nível macroscópico treinando o sistema para responder às mudanças no nível microscópico. Isto foi conseguido por pesquisadores do Instituto Federal Suíço de Tecnologia de Zurique (ETH Zürich).
Os cientistas combinaram um qubit supercondutor e um ressonador piezoelétrico. A solução proposta permitiu traduzir o estado de superposição em vibrações ressonantes da membrana. Na verdade, este é o primeiro qubit totalmente mecânico, dizem os pesquisadores. Através de uma série de experimentos, eles provaram que o dispositivo era capaz de responder a fótons únicos. O tempo de coerência de um qubit mecânico (mais precisamente, acústico) excede significativamente o tempo de coerência de qubits “bosônicos” e depende diretamente do tipo de materiais supercondutores utilizados.
Na próxima etapa, os cientistas pretendem testar o qubit mecânico proposto como parte dos circuitos de computação de um computador quântico e também usá-lo como sensor para diversas medições.