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Computadores quânticos em chips de silício: Milhões de qubits possíveis

Os spins de dois buracos de elétrons interagem nesta impressão artística. (Imagem: NCCR SPIN)
Os spins de dois buracos de elétrons interagem nesta impressão artística. (Imagem: NCCR SPIN)
Pela primeira vez, dois buracos carregados positivamente em um transistor semicondutor agiram como qubits, ou seja, eles também interagiram. Isso poderia simplificar fundamentalmente a construção de computadores quânticos e melhorar sua usabilidade prática.

Não apenas os elétrons, mas também os buracos ou elétrons defeituosos têm um spin. Desde 2022, sabe-se que isso pode ser usado da mesma forma que um qubit.

No entanto, um único qubit não é suficiente para formar um computador quântico. Atualmente, são necessárias várias centenas, o que, graças ao emaranhamento quântico entre os qubits individuais, garante o poder de computação surpreendentemente alto de tais sistemas.

Portanto, vale a pena observar o relatório da Universidade da Basiléia, no qual dois desses buracos, ou melhor, seus spins, não apenas se comportaram como bits clássicos, mas também interagiram. Esse seria o passo para um computador quântico.

E como o processo pode ser gerado com um transistor de efeito de campo, um processo de produção amplamente utilizado para transistores pode ser usado para fabricar esses componentes. Esses transistores de efeito de campo de metal-óxido-semicondutor, conhecidos como FinFETs em particular, podem ser encontrados em smartphones, entre outras coisas. Em primeiro lugar, eles tornaram possível a construção na faixa de nanômetros baixos.

Com a "porta quântica" que foi criada agora, os dois qubits que ela contém podem ser controlados com precisão. O spin de um elétron defeituoso pode ser especificamente revertido e também foi influenciado pelo spin do segundo buraco. Portanto, uma resposta comparável à do transistor clássico parece viável.

Além disso, de acordo com o estudo, o tempo de resposta está na faixa de alguns nanossegundos. Isso resulta em uma possível taxa de clock de mais de 500 megahertz. A taxa de erro também deve ser mínima.

Isso não apenas tornaria o processo de produção sem problemas. O comportamento dos qubits também seria rápido e confiável. Parece bom demais, mas será preciso paciência até que o computador quântico suíço com um milhão de qubits seja realmente apresentado. E esperar para ver se ele não vai acabar cuspindo "42" como resposta para tudo.

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Mario Petzold, 2024-05-23 (Update: 2024-05-23)