Uma solução para a criação de memória quântica em semicondutores é proposta

Para o desenvolvimento da computação quântica, serão necessários análogos quânticos de memória de acesso aleatório e discos rígidos. Alguns dados precisam ser armazenados por um período relativamente curto, enquanto outros – por um período muito, muito longo. E se tudo é mais ou menos claro com “curto”, então existem sérias dificuldades com o armazenamento de estados quânticos a longo prazo (qubits). Um novo estudo da Universidade de Chicago promete ajudar nisso.

Emaranhamento de um elétron (esfera roxa) com o núcleo de um átomo de matéria na visão do artista (Ilustração de Peter Allen)

Um grupo de cientistas da Universidade de Chicago desenvolveu a teoria e montou um experimento que conseguiu criar um elemento subatômico controlado da memória quântica. Este elemento foi criado em um semicondutor como o carboneto de silício. Os núcleos atômicos da matéria tornaram-se os elementos de memória do material, e o elétron capturado pelo semicondutor assumiu o papel de elemento de controle. Em seguida, o mesmo elétron foi emaranhado (acoplado) com a memória quântica, o que indica a possibilidade de criação controlada e retenção de qubits a longo prazo.

«Materiais semicondutores são estruturas de núcleos atômicos mantidos juntos por ligações eletrônicas. Alguns, mas não todos, esses núcleos têm uma propriedade chamada “spin”, que permite que se comportem como minúsculos ímãs quânticos. Os núcleos que têm spin podem ser usados ​​para codificar [escrever] informações quânticas. “

Para afetar os núcleos dos átomos de carboneto de silício, os cientistas usaram os métodos usados ​​na ressonância magnética (MRI), mas substituíram a câmara magnética volumosa por apenas um elétron. Assim, os pesquisadores colocaram em suas mãos uma ferramenta com a qual a resina controlava o estado de um grupo separado de núcleos. Os spins nucleares são muito estáveis ​​e podem manter coerência por horas, o que é praticamente uma eternidade para a computação quântica.

Os desenvolvedores estão confiantes de que “eles podem desenvolver materiais que terão dezenas de dispositivos de memória quântica de alta qualidade em uma área menor do que um único transistor moderno encontrado em circuitos integrados modernos.” Alguns desses dispositivos de armazenamento servirão como memória para computação operacional, enquanto outros se tornarão a base para o armazenamento de longo prazo de informações quânticas.