p Duas equipes de pesquisa trabalhando nos mesmos laboratórios da UNSW Austrália encontraram soluções distintas para um desafio crítico que tem impedido a realização de computadores quânticos superpoderosos. p As equipes criaram dois tipos de bits quânticos, ou "qubits" - os blocos de construção para computadores quânticos - que cada um processa dados quânticos com uma precisão acima de 99%. As duas descobertas foram publicadas simultaneamente hoje na revista Nature Nanotechnology .

p "Para que a computação quântica se torne uma realidade, precisamos operar os bits com taxas de erro muito baixas, "diz o professor da Scientia Andrew Dzurak, que é Diretor da Instalação Nacional de Fabricação da Austrália na UNSW, onde os dispositivos foram feitos.

p "Agora descobrimos dois caminhos paralelos para a construção de um computador quântico em silício, cada um dos quais mostra esta super precisão, "acrescenta a professora associada Andrea Morello da Escola de Engenharia Elétrica e Telecomunicações da UNSW.

p As equipes UNSW, que também são afiliados ao ARC Center of Excellence for Quantum Computation &Communication Technology, foram os primeiros no mundo a demonstrar qubits de spin de átomo único em silício, relatado em Natureza em 2012 e 2013.

p Agora, a equipe liderada por Dzurak descobriu uma maneira de criar um qubit "átomo artificial" com um dispositivo extremamente semelhante aos transistores de silício usados ​​em produtos eletrônicos de consumo, conhecido como MOSFETs. Pesquisador de pós-doutorado Menno Veldhorst, autor principal do artigo relatando o átomo artificial qubit, diz, “É realmente incrível que possamos fazer um qubit tão preciso usando praticamente os mesmos dispositivos que temos em nossos laptops e telefones”.

p Enquanto isso, A equipe de Morello tem levado o qubit "natural" do átomo de fósforo a extremos de desempenho. Dr. Juha Muhonen, um pesquisador de pós-doutorado e autor principal no artigo de qubit átomo natural, notas:"O átomo de fósforo contém na verdade dois qubits:o elétron, e o núcleo. Com o núcleo em particular, alcançamos uma precisão próxima a 99,99%. Isso significa apenas um erro para cada 10, 000 operações quânticas. "

p Dzurak explica isso, "embora existam métodos para corrigir erros, sua eficácia só é garantida se os erros ocorrerem menos de 1% das vezes. Nossos experimentos estão entre os primeiros em estado sólido, e o primeiro em silício, para cumprir este requisito. "

p As operações de alta precisão para qubits de átomos naturais e artificiais são obtidas colocando cada um dentro de uma camada fina de silício especialmente purificado, contendo apenas o isótopo silício-28. Este isótopo é perfeitamente não magnético e, ao contrário do silício que ocorre naturalmente, não perturba o bit quântico. O silício purificado foi fornecido em colaboração com o Professor Kohei Itoh da Universidade Keio no Japão.

p A próxima etapa dos pesquisadores é construir pares de bits quânticos de alta precisão. Espera-se que os grandes computadores quânticos consistam em muitos milhares ou milhões de qubits e possam integrar átomos naturais e artificiais.

p A equipe de pesquisa de Morello também estabeleceu um "tempo de coerência" recorde mundial para um único bit quântico mantido em estado sólido. "O tempo de coerência é uma medida de quanto tempo você pode preservar as informações quânticas antes que elas sejam perdidas, "Morello diz. Quanto maior o tempo de coerência, mais fácil se torna realizar longas sequências de operações, e, portanto, cálculos mais complexos.

p A equipe foi capaz de armazenar informações quânticas em um núcleo de fósforo por mais de 30 segundos. "Meio minuto é uma eternidade no mundo quântico. Preservar uma 'superposição quântica' por tanto tempo, e dentro do que é basicamente uma versão modificada de um transistor normal, é algo que quase ninguém acreditava ser possível até hoje, "Morello diz.

p "É muito especial que nossos dois grupos obtenham simultaneamente esses resultados dramáticos com dois sistemas bastante diferentes, em particular porque somos ótimos companheiros, "acrescenta Dzurak.