Cientistas da NUST MISIS (Rússia), juntamente com colegas da Suécia, Hungria e EUA, encontrou uma maneira de fabricar qubits estáveis ​​que operam em temperatura ambiente, em contraste com a maioria dos análogos existentes. Isso abre novas perspectivas para a criação de um computador quântico. Além disso, os resultados da pesquisa já podem ser usados ​​para criar magnetômetros de alta precisão, biossensores e novas tecnologias quânticas da Internet. O artigo é publicado em Nature Communications .

Um bit quântico (qubit) é a menor unidade de armazenamento de dados em sistemas quânticos, análogo ao bit bem conhecido em processos de computação clássicos. Até aqui, apenas protótipos de um computador quântico foram criados, mas os cientistas concordam que, no futuro, tal computador terá incríveis capacidades de computação. Ao mesmo tempo, tecnologias quânticas já estão em uso em várias áreas, como linhas de comunicação ultra-seguras.

Um dos principais problemas é a instabilidade dos qubits e as condições de temperatura extremamente baixas necessárias para sua operação. Hoje, os tipos mais populares de qubits são aqueles em materiais supercondutores ou em átomos individuais. Tanto o primeiro quanto o segundo existem apenas em temperaturas extremamente baixas, exigindo enormes custos para o resfriamento constante do sistema. Os materiais semicondutores podem se tornar um análogo promissor. Por exemplo, sabe-se que um qubit pode ser criado em um defeito pontual em uma rede de diamante. O defeito ocorre devido à substituição de um átomo de carbono (C) por um átomo de nitrogênio (N), com defeito, vaga (V) nas proximidades. Já foi provado que tal qubit funcionaria com sucesso em temperatura ambiente.

Cientistas da Universidade Nacional de Ciência e Tecnologia MISIS (Rússia) e Universidade Linköping (Suécia), juntamente com colegas da Hungria e dos EUA, encontraram uma maneira de fabricar qubits de semicondutores estáveis ​​usando outro material, carboneto de silício (SiC). Isso é muito mais simples e mais econômico em comparação com o diamante. SiC já foi considerado um material promissor para a criação de qubits, mas às vezes, tais qubits degradaram-se imediatamente à temperatura ambiente. Portanto, os cientistas pretendiam descobrir a modificação estrutural que garantiria uma operação estável dos qubits.

"Para criar um qubit, um defeito pontual em uma rede de cristal está sendo excitado com laser, e quando um fóton é emitido, esse defeito começa a brilhar. Foi comprovado anteriormente que seis picos são observados na luminescência do SiC, nomeado de PL1 a PL6, respectivamente. Descobrimos que isso se deve a um defeito específico, onde uma única camada atômica "deslocada", chamado de falha de empilhamento, aparece perto de duas posições vagas na rede, "diz o professor Igor Abrikosov da Linköping University.

Agora que se sabe qual característica estrutural fará com que os qubits de SiC operem em temperatura ambiente, esse recurso pode ser criado artificialmente, por exemplo, por meio de deposição química de vapor. Esse desenvolvimento abre novas perspectivas para a criação de um computador quântico capaz de operar em temperatura ambiente. Além disso, de acordo com os cientistas, os resultados já podem ser usados ​​para criar magnetômetros de alta precisão, biossensores e novas tecnologias quânticas da Internet.