p Há décadas, os cientistas sabem que um computador quântico - um dispositivo que armazena e manipula informações em objetos quânticos, como átomos ou fótons - poderia teoricamente realizar certos cálculos muito mais rápido do que os esquemas de computação atuais. Mas construir as "partes" de um computador quântico é uma tarefa de pesquisa monumental. Uma abordagem promissora envolve o uso da propriedade quântica de "spin" de centros de vacância de nitrogênio (NV) em diamantes para armazenar e processar dados. Mas colocar esses centros de maneira adequada é um grande desafio. Recentemente, pesquisadores construíram cadeias de centros NV em diamante com mais precisão do que qualquer esforço anterior. p A tecnologia nanofotônica de diamante é um grande competidor para futuros computadores ópticos. Este trabalho fornece um caminho totalmente adequado para a produção em larga escala de portas lógicas quânticas para computadores quânticos que abordam o poder da mente humana.

p Cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts criaram um caminho totalmente adequado para a produção em grande escala de portas lógicas quânticas. Essas portas são um componente crítico para arquiteturas de computação quântica. No Centro de Nanomateriais Funcionais, os pesquisadores fabricaram os estênceis à base de silício. Eles usaram os estênceis para padronizar os centros NV. Os estênceis possuíam recursos tão pequenos quanto 2 nanômetros - quase 10 vezes menores do que qualquer demonstração anterior. Esses dispositivos são compatíveis com as densidades necessárias para computadores quânticos.

p Dentro dos diamantes, vacâncias de nitrogênio têm estados de spin de elétrons que podem ser úteis para futuros computadores quânticos. Os níveis de trigêmeos de spin de elétrons NV podem ser facilmente manipulados para criar estados de longa duração (excedendo milissegundos) à temperatura ambiente e estados ainda mais longos (aproximando-se de um segundo) à temperatura do nitrogênio líquido. Para estender essa abordagem para criar mais qubits, pesquisadores desenvolveram uma técnica de fabricação que produziu conjuntos bem espaçados de vários NVs. O espaçamento é necessário para permitir que os estados se acoplem e durem mais. Sua técnica é baseada em máscaras produzidas com espessura de 270 nanômetros, estênceis à base de silicone, permitindo que defeitos de 1 nanômetro sejam empacotados na superfície.

p A abordagem da equipe combinou a metade do máximo de largura total baixa da implantação da ponta de microscopia de força atômica com a padronização rápida disponível usando litografia de feixe de elétrons. A equipe usou os estênceis para chegar a um regime em que a distribuição de nitrogênio não é mais limitada pelo tamanho da abertura do estêncil, mas pelo processo básico de espalhamento de nitrogênio implantado na estrutura do diamante. O trabalho da equipe abre a porta para a criação escalonável de conjuntos de spin isolados para a computação quântica de próxima geração.