Os pesquisadores vêm tentando há muitos anos construir um computador quântico que a indústria possa aumentar, mas os blocos de construção da computação quântica, qubits, ainda não são robustos o suficiente para lidar com o ambiente barulhento do que seria um computador quântico.

Uma teoria desenvolvida há apenas dois anos propôs uma maneira de tornar os qubits mais resilientes por meio da combinação de um semicondutor, arsenieto de índio, com um supercondutor, alumínio, em um dispositivo planar. Agora, esta teoria recebeu suporte experimental em um dispositivo que também pode auxiliar no dimensionamento de qubits.

Esta combinação semicondutor-supercondutor cria um estado de "supercondutividade topológica, "que protegeria mesmo contra pequenas mudanças no ambiente de um qubit que interferem em sua natureza quântica, um problema conhecido chamado "decoerência".

O dispositivo é potencialmente escalável por causa de sua superfície plana "plana" - uma plataforma que a indústria já usa na forma de pastilhas de silício para construir microprocessadores clássicos.

O trabalho, publicado em Natureza , foi liderado pelo laboratório Microsoft Quantum no Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhagen, que fabricou e mediu o dispositivo. O laboratório Microsoft Quantum da Purdue University desenvolveu a heteroestrutura semicondutor-supercondutor usando uma técnica chamada epitaxia de feixe molecular, e executou medições de caracterização inicial.

Teóricos da Estação Q, um laboratório de pesquisa da Microsoft em Santa Bárbara, Califórnia, junto com a Universidade de Chicago e o Instituto de Ciência Weizmann em Israel, também participou do estudo.

"Como a tecnologia de dispositivo semicondutor plano tem tido tanto sucesso no hardware clássico, várias abordagens para aumentar a escala de um computador quântico tendo sido construídas nele, "disse Michael Manfra, Bill e Dee O'Brien, da Purdue University, Professor Titular de Física e Astronomia, e professor de engenharia elétrica e da computação e engenharia de materiais, que lidera o site Microsoft Station Q de Purdue.

Esses experimentos fornecem evidências de que o arsenieto de alumínio e índio, quando reunidos para formar um dispositivo chamado junção Josephson, pode suportar modos zero Majorana, que os cientistas previram possuir proteção topológica contra decoerência.

Também se sabe que o alumínio e o arseneto de índio funcionam bem juntos porque uma supercorrente flui bem entre eles.

Isso ocorre porque, ao contrário da maioria dos semicondutores, o arsenieto de índio não tem uma barreira que impeça os elétrons de um material de entrar em outro material. Por aqui, a supercondutividade do alumínio pode formar as camadas superiores de arsenieto de índio, um semicondutor, supercondutor, também.

"O dispositivo ainda não está funcionando como um qubit, mas este artigo mostra que tem os ingredientes certos para ser uma tecnologia escalonável, "disse Manfra, cujo laboratório é especializado na construção de plataformas para, e compreender a física de, próximas tecnologias quânticas.

Combinando as melhores propriedades de supercondutores e semicondutores em estruturas planas, que a indústria poderia se adaptar prontamente, pode levar a tornar a tecnologia quântica escalonável. Trilhões de interruptores, chamados transistores, em um único wafer atualmente permitem que os computadores clássicos processem informações.

"Este trabalho é um primeiro passo encorajador para a construção de tecnologias quânticas escaláveis, "Disse Manfra.