p CPUs são construídas usando tecnologia de semicondutor, que é capaz de colocar bilhões de transistores em um único chip. Agora, pesquisadores do grupo de Menno Veldhorst da QuTech, uma colaboração entre a TU Delft e a TNO, mostraram que essa tecnologia pode ser usada para construir uma matriz bidimensional de qubits para funcionar como um processador quântico. Trabalho deles, um marco crucial para a tecnologia quântica escalonável, foi publicado hoje em Natureza . p Os computadores quânticos têm o potencial de resolver problemas impossíveis de resolver com os computadores clássicos. Enquanto os dispositivos quânticos atuais contêm dezenas de qubits - o bloco de construção básico da tecnologia quântica -, um futuro computador quântico universal capaz de executar qualquer algoritmo quântico provavelmente consistirá de milhões a bilhões de qubits. Os qubits de pontos quânticos prometem ser uma abordagem escalonável, pois podem ser definidos usando técnicas de fabricação de semicondutores padrão. Veldhorst:"Ao colocar quatro desses qubits em uma grade de dois por dois, demonstrando controle universal sobre todos os qubits, e operar um circuito quântico que envolve todos os qubits, demos um passo importante na realização de uma abordagem escalonável para a computação quântica. "

p Um processador quântico inteiro

p Elétrons presos em pontos quânticos, estruturas semicondutoras de apenas algumas dezenas de nanômetros de tamanho, têm sido estudados por mais de duas décadas como uma plataforma para informações quânticas. Apesar de todas as promessas, escalar além da lógica de dois qubit permaneceu indescritível. Para quebrar essa barreira, os grupos de Menno Veldhorst e Giordano Scappucci decidiram adotar uma abordagem totalmente diferente e começaram a trabalhar com buracos (ou seja, elétrons ausentes) no germânio. Usando essa abordagem, os mesmos eletrodos necessários para definir os qubits também podem ser usados ​​para controlá-los e enredá-los.

p "Nenhuma grande estrutura adicional precisa ser adicionada ao lado de cada qubit, de forma que nossos qubits sejam quase idênticos aos transistores em um chip de computador, "diz Nico Hendrickx, aluno de pós-graduação do grupo de Menno Veldhorst e primeiro autor do artigo. "Além disso, obtivemos excelente controle e podemos acoplar qubits à vontade, nos permitindo programar um, dois, três, e portas de quatro qubit, promissores circuitos quânticos altamente compactos. "

p 2D é a chave

p Depois de criar com sucesso o primeiro qubit de ponto quântico de germânio em 2019, o número de qubits em suas fichas dobrou a cada ano. "Quatro qubits não fazem de forma alguma um computador quântico universal, claro, "Veldhorst diz." Mas, ao colocar os qubits em uma grade de dois por dois, agora sabemos como controlar e acoplar qubits em direções diferentes. "Qualquer arquitetura realista para integrar um grande número de qubits requer que eles sejam interconectados ao longo de duas dimensões.

p Germânio como plataforma altamente versátil

p Demonstrar a lógica de quatro qubit no germânio define o estado da arte para o campo de pontos quânticos e marca um passo importante em direção à densidade, e estendido, grades qubit semicondutoras bidimensionais. Além de sua compatibilidade com a fabricação avançada de semicondutores, germânio também é um material altamente versátil. Ele tem propriedades físicas interessantes, como acoplamento spin-órbita, e pode fazer contato com materiais como supercondutores. O germânio é, portanto, considerado uma excelente plataforma em várias tecnologias quânticas. Veldhorst:"Agora que sabemos como fabricar germânio e operar uma variedade de qubits, a rota da informação quântica do germânio pode realmente começar. "