Pesquisadores do Google e da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara deram um passo importante em direção ao objetivo de construir um computador quântico em grande escala.

Escrevendo no jornal Ciência e tecnologia quântica , eles apresentam um novo processo para a criação de interconexões supercondutoras, que são compatíveis com a tecnologia de qubit supercondutores existente.

A corrida para desenvolver o primeiro computador quântico com correção de erros em grande escala é extremamente competitiva, e o próprio processo é complexo. Considerando que os computadores clássicos codificam dados em dígitos binários (bits) que existem em um dos dois estados, um computador quântico armazena informações em bits quânticos (qubits) que podem ser emaranhados entre si e colocados em uma superposição de ambos os estados simultaneamente.

O problema é que os estados quânticos são extremamente frágeis, e qualquer interação indesejada com o ambiente circundante pode destruir essa informação quântica. Um dos maiores desafios na criação de um computador quântico em grande escala é como aumentar fisicamente o número de qubits, enquanto ainda conecta sinais de controle a eles e preserva esses estados quânticos.

O autor principal Brooks Foxen, da UC Santa Bárbara, disse:"Há muitas incógnitas quando se trata de imaginar exatamente como será o primeiro computador quântico de grande escala. No campo de qubit supercondutor, estamos apenas começando a explorar sistemas com 10 segundos de qubits, enquanto o objetivo de longo prazo é construir um computador com milhões de qubits.

"A pesquisa anterior envolveu principalmente layouts em que os fios de controle são roteados em uma única camada de metal. Circuitos mais interessantes requerem a capacidade de rotear a fiação em três dimensões para que os fios possam se cruzar. Resolvendo este problema sem introduzir materiais que reduzam a qualidade de superconduzir qubits é um tema quente, e vários grupos demonstraram recentemente soluções possíveis. Acreditamos que nossa solução, que é a primeira a fornecer interconexões totalmente supercondutoras com altas correntes críticas, oferece mais flexibilidade para projetar outros aspectos dos circuitos quânticos. "

À medida que a tecnologia de qubit supercondutores cresce além das cadeias unidimensionais de qubits acoplados ao vizinho mais próximo, arrays bidimensionais em grande escala são uma próxima etapa natural.

Matrizes bidimensionais prototípicas foram construídas, mas o desafio de rotear a fiação de controle e os circuitos de leitura tem, até aqui, impediu o desenvolvimento de matrizes qubit de alta fidelidade de tamanho 3x3 ou maior.

O autor sênior, Professor John M Martinis, indicados em conjunto pelo Google e pela UC Santa Bárbara, disse:"Para permitir o desenvolvimento de matrizes qubit maiores, desenvolvemos um processo para fabricar interconexões totalmente supercondutoras que são materialmente compatíveis com as existentes, alta fidelidade, alumínio em qubits de silício.

“Este processo de fabricação abre a porta para a possibilidade de integração estreita de dois circuitos supercondutores entre si ou, como seria desejável no caso de qubits supercondutores, a integração próxima de um dispositivo qubit de alta coerência com um dispositivo denso, multicamada, dispositivo de roteamento de sinal. "