Computação quântica em um campo magnético: Nova armadilha de íons para mais qubits

Um grupo de pesquisa da ETH Zurich enfrentou os limites dos computadores quânticos atuais. Um dos maiores desafios é a expansão para mais de 100 qubits. Atualmente, apenas alguns modelos com algumas centenas de qubits estão em uso. Há também configurações com mais de mil qubits, por exemplo, no Jülich Research Center, na Alemanha, mas eles ainda não conseguiram mostrar realmente o que podem fazer.

Para combater isso, os pesquisadores escolheram um método que é o mais estável possível e pode ser construído com relativamente pouco esforço. Uma armadilha de íons com radiação de rádio pode manter estados quânticos estáveis e, portanto, é considerada promissora.

Entretanto, é necessário espaço para cada uma dessas armadilhas, o que, em última análise, representa um qubit. A fonte de radiação de rádio requer muita energia. A interferência entre os circuitos e a necessidade de materiais especiais também elevam os custos, aumentam o consumo de energia e reduzem a eficiência.

Isso deve ser combatido por uma armadilha de íons que usa um campo magnético com uma força de 3 Tesla em vez de radiação de rádio. Esse valor está na faixa de um tomógrafo de ressonância magnética típico, ou seja, bastante alto. Apesar disso, a armadilha construída dessa forma deve ser extremamente compacta. A próxima etapa é combinar várias estruturas semelhantes em um circuito mais complexo.

O estudo publicado na Nature demonstrou https://www.nature.com/articles/s41586-024-07111-xoutras vantagens do método. Entre outras coisas, o campo magnético é igualmente forte em toda a armadilha de íons, em contraste com a radiação de rádio. Isso permite um controle muito melhor do íon. Por exemplo, a equipe de pesquisa conseguiu mover um único íon de berílio em uma área com apenas alguns micrômetros de tamanho. São possíveis mais de 100 posições diferentes na superfície.

Graças ao posicionamento flexível, muitas outras aplicações possíveis da armadilha de íons devem ser concebíveis. Talvez até mesmo um computador quântico um dia, que, sob condições aceitáveis (tamanho, eficiência), trará consigo os recursos há muito prometidos (desempenho realmente alto).