Sebastian Krinner é o primeiro vencedor do Prêmio Lopez-Loreta na ETH Zurique. O físico tem um objetivo claro:ele quer construir um computador quântico que não seja apenas poderoso, mas também funciona sem erros.

"Aqui, bem no fundo deste recipiente branco, são os circuitos, "explica Sebastian Krinner com evidente orgulho, depois de guiar o visitante pela ampla sala repleta de equipamentos de alta tecnologia. O físico montou seu experimento na parte de trás do Quantum Device Lab - e é provável que passe incontáveis ​​horas de trabalho aqui nos próximos anos. Afinal, este ano, Krinner é o primeiro a receber o prestigioso Prêmio Lopez-Loreta, o que lhe permitirá levar adiante seu projeto na ETH Zurique nos próximos anos.

Estados quânticos sensíveis

Krinner está buscando um empreendimento ambicioso. Como cientista sênior do grupo de pesquisa de Andreas Wallraff, ele pretende levar o desenvolvimento de computadores quânticos um passo importante adiante. "Quando se trata de computadores quânticos, o objetivo geralmente é controlar o maior número de qubits possível, "ele explica." No entanto, as pessoas muitas vezes esquecem que os qubits não funcionam perfeitamente como portadores de informações quânticas. "Os estados quânticos frágeis podem ser interrompidos com bastante facilidade, permitindo que imprecisões e informações incorretas se infiltrem nos cálculos.

Então, como essa taxa de erro pode ser mantida o mais baixa possível? Krinner pretende mostrar que isso pode ser alcançado com a ajuda de qubits lógicos. Um qubit lógico compreende vários qubits interconectados que funcionam juntos como um único qubit, mas de uma maneira mais estável e, portanto, menos sujeita a erros.

Configuração experimental complexa

Contudo, Isto é mais fácil dizer do que fazer. Primeiro, os qubits individuais já devem ter um alto nível de confiabilidade antes que possam ser interconectados. Se eles tiverem uma taxa de erro de mais de um por cento, a conexão com um qubit lógico é realmente contraproducente - a taxa de erro aumentaria em vez de diminuir. Além disso, os qubits devem ser conectados em um espaço muito pequeno. O controle dos elementos mecânicos quânticos planos, portanto, torna-se muito mais desafiador.

Krinner está trabalhando atualmente para conectar alguns qubits a qubits lógicos e verificar experimentalmente seu comportamento. No recipiente branco, o coração de seu sistema de teste, os qubits são resfriados a temperaturas inimaginavelmente baixas de apenas alguns milikelvin - em outras palavras, quase ao zero absoluto. Ligado a uma construção de aparência futurista e controlado por vários cabos coaxiais finos, os qubits são então mecanicamente interconectados na forma desejada.

Uma visão clara

O mundo da física quântica fascinou Krinner desde que ele começou a estudar física em Regensburg e Paris. Ele trabalhou com uma ampla variedade de sistemas durante seu tempo na ETH. Como candidato ao doutorado em Tilman Esslinger, ele trabalhou com átomos ultracold como objetos da mecânica quântica que são capturados e resfriados em armadilhas de laser. Sob Wallraff, ele agora trabalha com circuitos supercondutores, que ele pode exibir em sua mesa para fins de demonstração. “Há muita coisa acontecendo neste tipo de trabalho, "explica Krinner." Gosto muito da variedade. "Do trabalho teórico ao planejamento e implementação de experimentos, assim como a construção de testes experimentais complexos e a fabricação de circuitos mecânicos quânticos no laboratório de sala limpa - a gama de tarefas que o pesquisador deve dominar é ampla.

Mas Krinner tem uma visão clara:se o desenvolvimento de qubits lógicos prosseguir conforme planejado, ele pretende incorporá-los em um computador quântico mais poderoso para a segunda parte de seu projeto. "Computadores quânticos têm grande potencial técnico, já que são capazes de resolver tarefas computacionais complexas e demoradas com muito mais eficiência do que os computadores convencionais, "explica Krinner." Eles também são muito inspiradores de uma perspectiva científica, já que o desenvolvimento dessas máquinas nos fornece muitos novos insights sobre como a física funciona nesses campos. "No entanto, Krinner ainda tem muito trabalho de base a percorrer antes de dar vida a sua visão. Ainda, o Prêmio Lopez-Loreta lhe dá a oportunidade de indicar dois doutorandos para dar um impulso adicional ao seu projeto.