Os computadores baseados nos princípios da mecânica quântica podem resolver certas tarefas de maneira particularmente eficiente. Seus portadores de informações, os chamados qubits, não tem apenas os valores "0" e "1, "mas também afirma no meio, chamados de estados de superposição. Contudo, manter tal estado é difícil. Cientistas do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT) agora usaram alumínio granular (apelidado de grAl) para qubits e mostraram que esse material supercondutor tem grande potencial para superar os limites anteriores do hardware quântico. Os pesquisadores relatam na revista Materiais da Natureza .

Os computadores quânticos são considerados os computadores do futuro. Em princípio, você pode processar grandes quantidades de dados muito mais rápido do que com os computadores clássicos atuais. Enquanto os computadores clássicos executam uma etapa de cada vez, computadores quânticos podem ser considerados como realizando muitas etapas em paralelo, no chamado paralelismo quântico. O portador de informações para o computador quântico é o bit quântico, qubit em suma. Para qubits, não apenas os estados "0" e "1" são relevantes, mas também os estados intermediários, a superposição de estados da mecânica quântica. Seu processamento é feito de acordo com os princípios da mecânica quântica, como emaranhamento, que preserva correlações instantâneas entre estados de qubit para distâncias longas arbitrárias.

"Produzir qubits que são pequenos o suficiente e que podem ser alternados com rapidez suficiente para realizar cálculos quânticos é um grande desafio, "explica o físico Dr. Ioan Pop, Chefe do grupo de pesquisa Kinetic Inductance Quantum Systems no Physics Institute (PHI) e no KIT's Institute of Nanotechnology (INT). Uma opção promissora são os circuitos supercondutores. Supercondutores são materiais que não possuem resistência elétrica em temperaturas extremamente baixas, portanto, conduzem eletricidade sem perdas. Isso é crucial para preservar os estados quânticos e interconectar suavemente os qubits, resultando em maior poder de computação. Grandes empresas como a IBM, Intel, A Microsoft e o Google estão trabalhando para aumentar a escala de processadores quânticos supercondutores.

Uma grande dificuldade, Contudo, está mantendo o estado quântico. As interações com o meio ambiente podem levar à decadência do estado quântico, a chamada decoerência. Quanto mais qubits são usados, mais difícil é manter a coerência. Pesquisadores do PHI, INT e IPE de KIT e da Universidade Nacional de Pesquisa e Tecnologia MISIS em Moscou agora usaram pela primeira vez alumínio granular como material supercondutor para qubits de alta coerência. Como os cientistas relatam no jornal Materiais da Natureza , eles mediram um qubit fluxônio grAl com tempo de coerência de até 30 microssegundos - este é o tempo em que o qubit pode permanecer em um estado entre "0" e "1". Este tempo pode parecer curto, mas na verdade é encorajadoramente longo em comparação com o tempo típico de 0,01 microssegundo necessário para a operação qubit. "Nossos resultados mostram que o alumínio granular pode abrir caminhos de pesquisa para uma nova classe de projetos qubit complexos e ajudar a superar as limitações atuais da computação quântica, "explica o Dr. Ioan Pop do KIT.