Uma equipe internacional de cientistas conseguiu fazer mais melhorias na vida útil dos circuitos quânticos supercondutores. Um pré-requisito importante para a realização de computadores quânticos de alto desempenho é que os dados armazenados devem permanecer intactos pelo maior tempo possível. Os pesquisadores, incluindo o físico de Jülich, Dr. Gianluigi Catelani, desenvolveram e testaram uma técnica que remove elétrons desemparelhados dos circuitos. Eles são conhecidos por encurtar o tempo de vida do qubit. O estudo é publicado online pela revista Ciência hoje.

Os computadores quânticos poderiam um dia atingir velocidades de computação significativamente maiores do que os computadores digitais convencionais na execução de certos tipos de tarefas. Os circuitos supercondutores pertencem aos candidatos mais promissores para a implementação de bits quânticos, conhecido como qubits, com o qual os computadores quânticos podem armazenar e processar informações. As altas taxas de erro associadas aos qubits disponíveis anteriormente limitaram até agora o tamanho e a eficiência dos computadores quânticos. Dr. Gianluigi Catelani do Instituto Peter Grünberg (PGI-2) em Jülich, junto com seus colegas agora encontrou uma maneira de prolongar o tempo em que os circuitos supercondutores são capazes de armazenar um "0" ou um "1" sem erros. Ao lado de Catelani, a equipe é formada por pesquisadores que trabalham nos EUA (Massachusetts Institute of Technology, Laboratório Lincoln, e a Universidade da Califórnia, Berkeley), Japão (RIKEN), e Suécia (Chalmers University of Technology).

Quando os materiais supercondutores são resfriados abaixo de uma temperatura crítica específica do material, elétrons se juntam para formar pares; então a corrente pode fluir sem resistência. Contudo, até agora não foi possível construir circuitos supercondutores nos quais todos os elétrons se agrupassem. Os elétrons únicos permanecem desemparelhados e são incapazes de fluir sem resistência. Devido a essas chamadas quasipartículas, energia é perdida e isso limita o período de tempo que os circuitos podem armazenar dados.

Os pesquisadores desenvolveram e testaram uma técnica que pode remover temporariamente elétrons desemparelhados do circuito; com a ajuda de pulsos de microondas, eles são, na verdade, "bombeados". Isso resulta em uma melhoria de três vezes na vida útil dos qubits.

"A técnica pode, em princípio, ser posta em uso imediato para todos os qubits supercondutores", explicou Catelani, quem, como físico teórico contribuiu para a análise e interpretação dos dados experimentais. Contudo, ele enfatizou que a vida útil dos qubits é apenas um dos muitos obstáculos no desenvolvimento de computadores quânticos complexos. Além disso, a nova técnica significa que as quasipartículas não são removidas permanentemente, mas flua de volta novamente e novamente. Os cientistas têm outra solução pronta para resolver esse problema:a técnica de bombeamento pode ser combinada com outro método que aprisiona permanentemente as quasipartículas. Catelani, junto com seus colegas de Jülich e Yale, já analisou e testou essa "armadilha" de quase-partículas. Seus resultados foram publicados em setembro na revista. Revisão Física B (DOI:10.1103 / PhysRevB.94.104516).