Pesquisadores do Laboratório de Materiais Quânticos da Microsoft e da Universidade de Copenhague, trabalhando juntos, conseguiram realizar um material importante e promissor para uso em um futuro computador quântico. Para este fim, os pesquisadores precisam criar materiais que contenham as delicadas informações quânticas e as protejam da decoerência.

Os chamados estados topológicos parecem manter essa promessa, mas um dos desafios foi que um grande campo magnético teve que ser aplicado. Com o novo material, tornou-se possível perceber estados topológicos sem o campo magnético. "O resultado é um dos muitos novos desenvolvimentos necessários antes que um computador quântico real seja realizado, mas ao longo do caminho uma melhor compreensão de como funcionam os sistemas quânticos, e pode ser aplicado à medicina, catalisadores ou materiais, serão alguns dos efeitos colaterais positivos desta pesquisa, "O professor Charles Marcus explica. O artigo científico já foi publicado em Física da Natureza

Os estados topológicos são promissores, mas existem muitos desafios ao longo do caminho

Estados topológicos em sistemas de matéria condensada geraram imensa excitação e atividade na última década, incluindo o Prêmio Nobel de Física de 2016. Há uma tolerância a falhas natural dos chamados modos zero de Majorana, o que torna os estados topológicos ideais para computação quântica. Mas o progresso na realização dos modos zero topológicos de Majorana foi prejudicado pela necessidade de grandes campos magnéticos para induzir a fase topológica, o que tem um custo:o sistema deve ser operado no orifício de um grande ímã, e cada segmento topológico deve ser precisamente alinhado ao longo da direção do campo.

Os novos resultados relatam uma assinatura chave da supercondutividade topológica, mas agora na ausência de um campo magnético aplicado. Uma fina camada de sulfeto de európio (EuS), cujo magnetismo interno se alinha naturalmente com o eixo do nanofio e induz um campo magnético efetivo (mais de dez mil vezes mais forte que o campo magnético da Terra) nos componentes supercondutores e semicondutores, parece suficiente para induzir a fase supercondutora topológica.

O professor Charles Marcus explica o progresso desta forma:"A combinação de três componentes em um único cristal - semicondutor, supercondutor, isolador ferromagnético - um híbrido triplo - é novo. É uma ótima notícia que ele forma um supercondutor topológico em baixa temperatura. Isso nos dá um novo caminho para fazer componentes para computação quântica topológica, e dá aos físicos um novo sistema físico para explorar. "

Os novos resultados serão aplicados em breve na engenharia do qubit

A próxima etapa será aplicar esses resultados para chegar mais perto de perceber o qubit de trabalho real. Até agora, os pesquisadores trabalharam na física e agora estão prestes a embarcar na engenharia de um dispositivo real. Este aparelho, o qubit, é essencialmente para um computador quântico o que o transistor é para o computador comum que conhecemos hoje. É a unidade que realiza os cálculos, mas é aqui que termina a comparação. O potencial de desempenho de um computador quântico é tão grande que hoje nem mesmo conseguimos imaginar as possibilidades.