p Uma internet quântica promete uma comunicação totalmente segura. Mas usar bits quânticos ou qubits para transportar informações requer uma peça de hardware radicalmente nova - uma memória quântica. Este dispositivo em escala atômica precisa armazenar informações quânticas e convertê-las em luz para transmitir pela rede. p Um grande desafio para essa visão é que os qubits são extremamente sensíveis ao seu ambiente, até mesmo as vibrações de átomos próximos podem atrapalhar sua capacidade de lembrar informações. Até aqui, pesquisadores têm contado com temperaturas extremamente baixas para silenciar vibrações, mas, atingir essas temperaturas para redes quânticas em grande escala é proibitivamente caro.

p Agora, pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson e da Universidade de Cambridge desenvolveram uma solução de memória quântica que é tão simples quanto afinar uma guitarra.

p Os pesquisadores projetaram cordas de diamante que podem ser ajustadas para acalmar o ambiente de um qubit e melhorar a memória de dezenas a várias centenas de nanossegundos, tempo suficiente para fazer muitas operações em um chip quântico.

p "Impurezas no diamante surgiram como nós promissores para redes quânticas, "disse Marko Loncar, o Tiantsai Lin Professor de Engenharia Elétrica na SEAS e autor sênior da pesquisa. "Contudo, eles não são perfeitos. Alguns tipos de impurezas são realmente bons em reter informações, mas têm dificuldade em se comunicar, enquanto outros são realmente bons comunicadores, mas sofrem com a perda de memória. Nesse trabalho, pegamos o último tipo e melhoramos a memória dez vezes. "

p A pesquisa é publicada em Nature Communications .

p Impurezas no diamante, conhecidos como centros de cores com vacância de silício, são qubits poderosos. Um elétron preso no centro atua como um bit de memória e pode emitir fótons únicos de luz vermelha, que, por sua vez, atuaria como portadores de informações de longa distância de uma internet quântica. Mas com os átomos próximos no cristal de diamante vibrando aleatoriamente, o elétron no centro esquece rapidamente qualquer informação quântica de que seja solicitado a lembrar.

p "Ser um elétron em um centro de cor é como tentar estudar em um mercado barulhento, "disse Srujan Meesala, um estudante de pós-graduação na SEAS e co-autor do artigo. "Há todo esse barulho ao seu redor. Se você quiser se lembrar de alguma coisa, você precisa pedir às multidões para ficarem quietas ou encontrar uma maneira de se concentrar no barulho. Nós fizemos o último. "

p Para melhorar a memória em um ambiente barulhento, os pesquisadores esculpiram o cristal de diamante que abriga o centro da cor em uma corda fina, cerca de um mícron de largura - cem vezes mais fino do que um fio de cabelo - e eletrodos presos em cada lado. Aplicando uma voltagem, a corda de diamante se estica e aumenta a frequência das vibrações às quais o elétron é sensível, assim como apertar uma corda de violão aumenta a frequência ou o tom da corda.

p "Ao criar tensão na corda, aumentamos a escala de energia das vibrações às quais o elétron é sensível, o que significa que agora só pode sentir vibrações de energia muito alta, "disse Meesala." Este processo efetivamente transforma as vibrações circundantes no cristal em um zumbido de fundo irrelevante, permitindo que o elétron dentro do vazio mantenha informações confortavelmente por centenas de nanossegundos, o que pode ser muito tempo na escala quântica. Uma sinfonia dessas cordas de diamante sintonizáveis ​​poderia servir como a espinha dorsal de uma futura internet quântica. "

p Próximo, os pesquisadores esperam estender a memória dos qubits para o milissegundo, que permitiria centenas de milhares de operações e comunicação quântica de longa distância.