Criando um poderoso, O computador quântico de grande escala depende de um projeto inteligente de forma que muitos qubits (o bloco de construção de um computador quântico) possam ser controlados e lidos. Pesquisadores da QuTech, uma colaboração entre a TU Delft e a TNO, inventaram um novo método de leitura que é um passo importante na direção de um computador quântico de grande escala. Eles publicaram suas descobertas em Nature Communications hoje.

Como derrubar dominó

"Nosso novo método de leitura é baseado em um fenômeno que todos nós conhecemos desde a infância:derrubar dominós, "disse Sjaak van Diepen, Ph.D. pesquisador do grupo de Lieven Vandersypen e principal autor do artigo. "Uma primeira transição desencadeia uma segunda transição, uma segunda transição desencadeia uma terceira transição, e assim por diante - muito parecido com dominós caindo em uma reação em cadeia. "Considerando as implicações desse efeito dominó levou a equipe a inventar um novo método de leitura. Ele será capaz de superar um grande desafio envolvido na ampliação para grande escala computadores quânticos:o da conectividade qubit (a capacidade de conectar muitos qubits juntos).

Spin-qubits em matrizes de pontos quânticos

A abordagem do grupo de Vandersypen para construir um computador quântico é baseada nos chamados qubits de spin em matrizes de pontos quânticos. Os pontos quânticos são ilhas muito pequenas que podem cada uma confinar um ou vários elétrons e são acoplados por túnel a seus vizinhos. O spin do elétron atua como um qubit. Os qubits de spin em pontos quânticos são lidos por meio de um detector muito sensível que mede a carga em seu ambiente. Van Diepen:"Os sensores de carga funcionam bem, mas apenas localmente:eles precisam estar próximos da carga que medem. Ampliar a abordagem atual para um grande número de qubits interconectados limitará, portanto, a conectividade de qubit, porque precisaríamos colocar sensores perto de todos os qubits. "

Transferência de informações quânticas à distância

O novo esquema de leitura inventado pelos cientistas garante que mesmo um qubit de spin longe do sensor de carga será lido com alta precisão. Tzu-Kan Hsiao, pós-doutorado e segundo autor do artigo:"Nosso método de leitura é baseado no fato de que as cargas interagem entre si. Portanto, uma primeira transição de carga pode desencadear outras transições de carga - formando uma cascata de transições. "

Antes que tal cascata de transições possa ocorrer, os pesquisadores primeiro precisam se certificar de que os elétrons se tornem sensíveis a essas transições - assim como os dominós devem ser colocados em pé antes que possam tombar. Van Diepen:"Nós acionamos uma primeira transição de carga por meio de um método chamado conversão de rotação para carga, onde um determinado estado de spin levará a uma transição de carga. Isso desencadeia a cascata de transições, permitindo-nos ler o spin de uma carga longe do sensor. "

Os cientistas esperam que outros grupos de pesquisa e a indústria trabalhando no desenvolvimento de um computador quântico se beneficiem da implementação do método de leitura e desenvolvam suas descobertas. Desta maneira, os desafios no caminho para um computador quântico em grande escala podem ser superados um a um - exatamente como derrubar dominós.