Pesquisadores da RIKEN no Japão deram um grande passo em direção à computação quântica em larga escala, demonstrando a correção de erros em um sistema de computação quântica baseado em silício de três qubits. Este trabalho, publicado em Nature , poderia abrir caminho para a realização de computadores quânticos práticos.
Os computadores quânticos são uma área de pesquisa em alta hoje, pois prometem tornar possível resolver certos problemas importantes que são intratáveis ​​usando computadores convencionais. Eles usam uma arquitetura completamente diferente, usando estados de sobreposição encontrados na física quântica, em vez dos simples 1 ou 0 bits binários usados ​​em computadores convencionais. No entanto, por serem projetados de maneira completamente diferente, são muito sensíveis ao ruído ambiental e a outros problemas, como decoerência, e exigem correção de erros para permitir cálculos precisos.

Um desafio importante hoje é escolher quais sistemas podem atuar melhor como "qubits" - as unidades básicas usadas para fazer cálculos quânticos. Diferentes sistemas candidatos têm seus próprios pontos fortes e fracos. Alguns dos sistemas populares hoje incluem circuitos supercondutores e íons, que têm a vantagem de que alguma forma de correção de erros foi demonstrada, permitindo que eles sejam colocados em uso real, embora em pequena escala. A tecnologia quântica baseada em silício, que só começou a ser desenvolvida na última década, é conhecida por ter uma vantagem na medida em que utiliza uma nanoestrutura semicondutora semelhante ao que é comumente usado para integrar bilhões de transistores em um pequeno chip e, portanto, poderia aproveitar a tecnologia de produção atual.

No entanto, um grande problema com a tecnologia baseada em silício é a falta de tecnologia para erros de conexão. Os pesquisadores já demonstraram o controle de dois qubits, mas isso não é suficiente para a correção de erros, que requer um sistema de três qubits.

Na pesquisa atual, conduzida por pesquisadores do RIKEN Center for Emergent Matter Science e do RIKEN Center for Quantum Computing, o grupo conseguiu esse feito, demonstrando o controle total de um sistema de três qubits (um dos maiores sistemas de qubits em silício), fornecendo assim um protótipo pela primeira vez de correção de erro quântico em silício. Eles conseguiram isso implementando um portão quântico do tipo Toffoli de três qubits.

De acordo com Kenta Takeda, o primeiro autor do artigo, "a ideia de implementar um código quântico de correção de erros em pontos quânticos foi proposta há cerca de uma década, portanto não é um conceito totalmente novo, mas uma série de melhorias em materiais, a fabricação de dispositivos e as técnicas de medição nos permitiram ter sucesso nessa empreitada. Estamos muito felizes por ter conseguido isso."

Segundo Seigo Tarucha, líder do grupo de pesquisa, o "próximo passo será a ampliação do sistema. Acreditamos que a ampliação é o próximo passo. Para isso, seria bom trabalhar com grupos da indústria de semicondutores capazes de fabricar silício dispositivos quânticos baseados em larga escala." + Explorar mais

Um estado emaranhado de três qubits foi realizado em uma matriz totalmente controlável de qubits de spin em silício